荷电喷雾燃烧的研究

对煤油静电协和化及荷电机理进行了详细研究。煤油介电常数高，须添加活性剂调整物性以获得予期的雾化和荷电效果。存在起始荷电电压，从20（k，v）起荷电，随后荷质比与电压成线性增加。荷质比与环境温湿度有关。荷质比增至一定值产生二次雾化。用PIV仪对射流流场进行了测量分析，荷质比增加射流扩散角增大，贯穿距离减小，电压每升高10kv扩散角增大约5°，射流中含气量增加，改善了燃烧状况，是静电喷雾燃烧改善的重要原因。用尾气分析仪对静电和非静电燃烧进行了对比和分析，荷电喷雾燃烧的排放有明显改善，用燃烧反应动力学模型对静电喷雾燃烧进行了数值模拟计算，由于高压静电均中燃烧火焰温度场尚未找到测量方法，计算结果尚不能验证。 2100433B

本项目针对荷电喷雾射流中独特的液滴二次雾化现象，通过实验测量、理论分析和数值模拟相结合的方法，研究了电场及气流耦合作用下荷电液滴变形及破碎的电流体动力学特性及大流量静电喷雾射流中复杂荷电多相流动的喷雾特性，揭示了荷电喷雾射流中液滴二次雾化的机理。以单液滴为研究对象，借助显微高速数码摄像技术精确捕捉了荷电单液滴的变形破碎过程及其显微形貌特征，获得了影响脉动变形及瑞利不稳定破碎的关键控制因素，为揭示荷电雾化机理提供了实验依据。针对传统测量方法的局限性和子液滴荷电量难以精确测量的问题，设计了一种运动单液滴微小荷电量测量装置并在此基础上研究了荷电量对气动力作用下荷电液滴破碎的影响规律，建立了荷电液滴二次雾化的破碎模型。采用CLSVOF方法，建立了导电介质荷电液滴变形的数学模型，模拟了单液滴生成过程及静电场下锥射流的形成，验证了其模拟荷电两相流问题的有效性。建立了荷电黏性液体射流色散方程，数值分析了射流速度、荷电电压及黏度对荷电液体射流不稳定性的影响。设计了阵列式多通道集成静电喷雾(MES)系统，利用PIV对电场及气流耦合作用下的大流量荷电喷雾特性和流场特性进行测量与分析，提出了静电雾化特性的合理优化方案及有效控制参数，为发展新型荷电雾化技术提供理论基础。

喷射雾化在工程领域有着广泛的应用，其机理和特性是传热传质分析的重要基础，静电雾化可以明显改善雾化质量从而强化传热传质。工程应用中受温度、电场及气流作用等，静电喷雾存在独特的液滴二次雾化现象，是影响雾滴颗粒尺寸分布和二相流动结构特性的重要因素。本项目深入研究影响二次雾化的多场作用机理，通过捕捉和分析单液滴荷电破碎过程及形貌特征，研究电场、流场和温度场耦合作用下荷电液滴的破碎特生，揭示雾化机理，建立液滴荷电二次雾化的物理和数学模型。通过流场现代测试和显示技术的实验研究与数值模拟相结合的方法，应用建立的静电二次雾化模型，对大流量工业用静电喷雾射流中荷电液滴的二次雾化现象进行研究；分析电场、温度场和流动参数对静电喷雾射流雾化特性的影响及作用规律，获得优化雾化特性的关键控制参数和方案，为发展新型静电喷雾技术提供理论基础。

电荷点电荷

点电荷是带电粒子的理想模型。真正的点电荷并不存在，只有当带电粒子之间的距离远大于粒子的尺寸，或是带电粒子的形状与大小对于相互作用力的影响足以忽略时，此带电体就能称为“点电荷”。带电是物质的一种固有属性。电荷有两种：正电荷和负电荷。物体由于摩擦、加热、射线照射、化学变化等原因，失去部分电子时物体带正电，获得部分电子时物体带负电。带有多余正电荷或负电荷的物体叫做带电体，习惯上有时把带电体叫做电荷。

电荷间存在相互作用。静止电荷在周围空间产生静电场，运动电荷除产生电场外还产生磁场。因此静止或运动的电荷都会受到电场力作用，只有运动电荷才能受磁场力作用。

一个实际带电体能否看作点电荷，不仅与带电体本身有关，还取决于问题的性质和精度的要求。点电荷是建立基本规律时必要的抽象概念，也是把研究复杂问题时不可少的分析手段。例如，库仑定律、洛伦兹定律的建立，带电体的电场以及带电体之间相互作用的定量研究，试验电荷的引入等等，都应用了点电荷的观念。

电荷基本粒子的电荷

在粒子物理学中，许多粒子都带有电荷。电荷在粒子物理学中是一个相加性量子数，电荷守恒定律也适用于粒子，反应前粒子的电荷之和等于反应后粒子的电荷之和，这对于强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用都是严格成立的。