汪朝晖[1]2009年在《高压静电场中液体射流的雾化研究及应用》文中指出利用静电场来提高液体射流的雾化效果是近年来发展的一项新技术,它是应用高压静电技术使液体介质经过喷嘴后通过不同方法带上电荷,形成荷电雾滴群。该技术被广泛应用在静电喷涂,静电印刷,污染研究,气象试验,农药喷洒以及核反应堆燃料添加等领域。应用液体射流雾化技术在一定的高压静电场中即可有效地实现液滴的微粒化,它可以降低雾滴尺寸、提高雾滴谱的均匀性和沉积效率,同时在节省原料、提高液体利用效率、减少污染等方面的作用日益突出。因此,高压静电场中的液体射流雾化是当前必须研究的一个新课题,具有非常重要的理论意义和实际应用价值。本文针对目前国内外静电雾化技术的初步研究现状,依据静电学原理和针-板电极电晕放电机理,在荷电液体射流雾化试验的基础上,建立相关仿真模型,运用数值分析方法,从试验研究和数值模拟与计算等方面深入阐述高压静电场中液体射流的雾化机理,它将为荷电液体射流的大规模工业应用提供重要的参考依据。本文还对静电涂油机的喷涂雾化试验和数学模型进行了深入探讨,对提高其喷涂雾化效果的关键技术进行了必要的分析。该课题的研究对于开发新型的静电涂油机和高效节能的静电喷涂设备、拓展现有的高压静电场和射流理论有十分重要的意义。本文的主要研究工作及创新点如下:①对液体射流在高压静电场中的荷电机理及雾化过程进行了理论分析与研究,将射流长度、雾化角和液滴粒径及其分布作为静电场中描述液体射流雾化的主要指标。提出将荷电液体射流的雾化过程分为射流区、过渡区和雾化区,研究了液体在各个区的运动,深化了荷电液体射流雾化的实质。依据静电学原理,对静电场中液滴的荷电方式进行了深入探讨,给出了高压静电场中液滴荷电量的计算方法和液滴破碎的理论临界场强;②依据高压静电场中液滴的受力情况,确定了液体射流荷电液滴的运动方程,在此基础上推导出了荷电液滴的理论最大运动速率。根据初始液滴总能量原则,通过理论分析与计算得到了荷电液滴一次分裂为两个和一次分裂为多个的理论数学模型,它为进一步研究荷电液滴的多次分裂提供了理论依据;③对不同荷电液体射流的雾化过程和现象进行全面和系统地试验研究,通过自行设计、组装荷电液体射流雾化的试验装置,分别从宏观(射流长度和雾化角)和微观(浓度分布和液滴粒径)观察同一环境下煤油、乳化剂、酒精和柴油等不同液体介质在高压静电场中的雾化过程,总结不同液体射流在高压静电场中的雾化规律;④对针-板电极负电晕放电特性进行分析,建立了喷嘴与接地电极之间的高压静电场简化模型,结合电磁场仿真软件和有限元数值计算方法分别探讨了完全空气介质和空气介质中掺有液态介质的针-板电极空间静电场变化规律,它将为获得荷电液体射流最佳的雾化效果和控制液滴在空间静电场中的运动轨迹提供重要的参考依据;⑤基于荷电液体射流的数学和物理模型,利用广义坐标下的拉格朗日方程,建立了针-板电极静电场作用下无粘性液体射流的色散方程。结合不同的液体介质,分析了电欧拉数、电极间距、射流半径等因素对荷电液体射流的轴对称模型和非轴对称模型的影响,揭示了荷电液体射流不稳定性的实质;⑥将有限差分技术耦合到流体力学中,解决了在荷电液体射流表面的Poisson方程和Navier-Stokes方程。基于CFD求解方法,对二维荷电液体射流的雾化进行了数值模拟,它为荷电液体射流的深入仿真研究提供了重要的理论基础;⑦通过静电涂油机的油液雾化试验得到了影响油液雾化质量的主要因素。根据MATLAB程序来定量计算、分析得到了静电涂油机喷射雾化的射流长度、雾化角和油线间距的试验数据,采用多元回归法,分别归纳计算出叁者同电压、刀梁到钢板之间的距离二因素的理论回归数学模型。依据所建立的数学模型,实现了静电涂油机喷涂雾化过程的动态模拟;⑧依据静电喷涂原理,从静电涂油机的油液荷电装置方面对现已研制的静电涂油机做进一步改进,理论结合试验,找出了提高现有静电涂油机喷涂质量的关键技术,它为开发和研制出新一代高效、节能环保型的静电涂油机提供了重要的参考依据。
汪朝晖[2]2006年在《静电涂油机雾化试验与数学模型研究》文中进行了进一步梳理本文针对武汉科技大学研制的静电涂油机在喷涂时油液在高压静电场中的荷电机理和雾化过程进行了分析与研究,对油液液滴的荷电量进行了定性分析,探讨了液体在各区的运动,从而进一步深化了液体静电雾化的实质。通过对静电涂油机雾化过程的试验分析可知:静电涂油机的主控参数、刀梁的结构、防锈油自身的物理性质是影响喷涂雾化质量的主要因素。试验过程中分别以射流长度和雾化角作为喷涂雾化过程的主要指标进行分析,研究表明:电压、刀梁距钢板的距离、刀梁结构、喷涂介质、油液的流量均对静电喷涂的射流长度和雾化角产生影响。对于试验中出现的油液雾化分叉现象,本文依静电学原理作了定性的理论分析。通过分析高压电场中油液液滴的受力情况,建立了荷电油液液滴的运动方程,在此基础上确定了理论上油液液滴的最大速度。由荷电液滴的荷质比计算公式得到了静电涂油机防锈油的荷质比计算公式,为喷涂雾化装置的设计提供了理论基础。依据初始液滴总能量原则,确定了油液液滴一次分裂为两个和一次分裂为多个的荷电液滴分裂数学模型。根据MATLAB程序来定量计算、分析静电涂油机喷射雾化的射流长度、雾化角和油线间距的实验数据,采用多元回归法,分别归纳计算出叁者同电压、刀梁到钢板之间的距离二因素的理论回归数学模型,通过对回归方程及其系数的显着性检验表明荷电液滴喷射雾化数学模型的建立是基本合适的。
卢泽杰[3]2006年在《电晕等离子体荷电雾化机理及涂油机结构有限元分析》文中指出应用电晕等离子体对防锈油荷电雾化进行喷涂的技术,是一项新的钢板喷涂防锈油技术。这项技术把静电荷电的基本原理和液体荷电雾化控制方法结合起来,从而达到使防锈油稳定雾化,均匀涂于带钢表面的目的。本文以武汉科技大学课题组所生产的静电涂油机为研究对象,首先依据静电学和气体放电理论,结合涂油机工作实际情况,对尖端刀梁电极的电晕放电特性进行全面和系统的分析,求解尖板不对称电极的起晕场强和起晕电压计算公式,对油液在高压静电场中的等离子体荷电机理也进行了分析,推导了雾化油液在高压静电场下的场致荷电模型和扩散荷电模型的荷电量计算公式。并在静电涂油机实验室利用ATEST-212型喷雾激光粒度仪对单纯刀梁电极工作时防锈油雾化后的颗粒粒径进行了精确的测量,实验数据准确的表明了油液荷电雾化后的颗粒粒径值随电极所加电压增高而降低的变化规律,另外,对电极尖端放置绝缘体结构也进行了实验测量,数据结果显示改进后的结构在达到相同雾化效果和涂油质量的前提下,可以明显降低电极工作电压。其次,结合涂油刀梁电晕放电特性,指出电场分析对改进结构的借鉴作用。就典型尖端对板电极、复合材料电极的电场分析,说明有限元电场分析法在非平衡等离子体产生部件涂油刀梁研究中的重要地位。应用限元法对静电涂油机的电场进行分析,按照涂油室的结构特点和实际工作条件,应用Ansoft软件,建立涂油室的简化有限元电场模型,对涂油室内部电场进行了精确的数值计算。探索了有限元软件Ansoft解决涂油室电场问题的方法,对涂油室电势和电场分布情况进行了总结。并结合实验室的电极尖端附近放置绝缘体能降低工作电压,提高雾化喷涂质量现象,针对刀梁尖端和带钢板平面场强分布的差异,提出了在刀梁电极尖端部合理放置导体或绝缘体的改进优化结构,解释了不同介质能提高最大场强以及改善雾化涂油效果的原因,软件仿真计算结果也显示,该结构可有效地改善涂油室内的场强分布,提高最大场强,降低工作电压,与前面实验分析结果取得非常相一致的结论,进一步证明了Ansoft进行涂油室电场有限元分析的正确性,改进后的结构更利于诱发电晕放电,提高雾化效果和喷涂质量,具有较强的工程实用价值。最后,对涂油机工作时空气介质内有防锈油液体相态存在模型也进行了有限元分析,求出刀梁和带板电极间有液滴存在时的电位和场强畸变规律。在分析总结上述仿真结果的基础上,得知大量雾化液滴介质存在将引起电场的压缩或扩展效应,使涂油室空间局部场强变大,以及液滴邻域电场的畸变将增加有效的电晕放电区域,诱发新的电晕区,并最终提高防锈油的雾化及喷涂质量。
陈馨[4]2005年在《静电涂油机雾化仿真研究》文中研究说明该文主要针对武汉科技大学研制的静电涂油机中油液雾化进行了雾化机理与试验研究。研究内容包括油液的荷电方法及其机理,油液荷电雾化特性等。射流长度和雾化角是静电雾化的两个重要描述参数,该试验借助于数码相机,在静电涂油机试验台上进行试验研究,拍摄了不同电压下的油液喷雾图像,并运用MATLAB软件对所拍摄图像进行处理,以分析不同电压下油液的喷雾形态,总结出不同电压下射流长度和雾化角变化的规律,并根据实验数据推导出其相应的经验公式。 将可视化技术运用于静电雾化中,基于粒子系统原理,使用Visual C++结合面向对象技术和OpenGL图形库,根据所建立的数学模型,模拟了不同电压下油液的静电雾化形态。将程序模拟图片与试验中得到图像相比较,仿真结果基本反映了静电喷涂中油液雾化的过程,与实验所观察的效果基本相符。
王家青[5]2007年在《静电涂油机中油液荷电雾化机理及其关键技术研究》文中进行了进一步梳理随着社会发展,人们对涂装品在外观上的要求也越来越高。静电涂敷技术就是近年来在国内外快速发展起来的新型技术,已经被广泛应用到各个工业领域中。利用静电喷雾技术开发的静电涂油机是集机械、液压、电气、高压静电、计算机控制于一体的高科技产品。在静电涂油机结构和雾化过程研究基础上,依据静电学原理,对静电涂油机的荷电雾化机理进行了理论分析,建立了油液荷电量和油液破碎临界场强的数学模型。针对梁板电极电晕放电特性,结合静电涂油机在高压下的实际工作情况,应用等离子体理论对静电涂油机荷电雾化机理进行了深层探讨。在上述涂油机荷电雾化理论分析的基础上,为了得到涂油机工作时各参数对雾化效果的影响规律,进行了实验研究。以射流长度和雾化角作为静电涂油机喷涂雾化质量的主要评价指标,对电压和刀梁结构对射流长度和雾化角的影响规律进行了研究。并对油液在35KV-50KV雾化时出现的分叉现象进行了理论分析。根据电磁场基本原理和有限元数值计算方法,使用ANSOFT Maxwell的电场分析模块,对涂油机的涂油室进行结构及静电场仿真分析,模拟出了涂油室电势和电场强度的矢量分布情况,研究了最大场强与刀梁长度、涂油室宽度以及刀梁与钢板距离等参数变化时的规律,对仿真结果与实验结果进行了比较。利用ATEST-212型喷雾激光粒度分析仪对油液雾化的微观情况进行了分析,建立了电压、流量—粒径分布的数据库,阐释了电压、流量—粒径的关系。据实验结果与理论分析,自行研制了一套降低油液雾化电压的油液荷电装置,研究中发现:附加绝缘板条后的刀梁电极只需要约16kv的电压就能达到与纯刀梁电极加60kv工作电压时同样的雾化效果;软件仿真结果也显示,该结构可有效地改善涂油室内的场强分布,提高最大场强。改进后的油液荷电喷雾装置更利于诱发电晕放电,提高雾化效果和喷涂质量,具有较强的工程实用价值。同时,针对下涂油刀梁刀口朝上,有可能发生物件落到下涂油刀梁的刀口上,致使刀口损坏的情况,论文提出下涂油刀梁沿孤线向上斜喷的新技术。论文采用理论分析,实验研究与仿真验证相结合的方法,对静电涂油机的荷电雾化过程进行了全面、系统的探讨,为新一代静电涂油机的研发提供了理论基础。
王家青[6]2003年在《静电涂油机中油液的荷电雾化机理研究》文中进行了进一步梳理在目前板带材市场竞争日趋激烈的情况下，为树立产品形象，提高市场占有率，板带材涂油采用静电涂油机是必然趋势。 本文以武科大课题组所生产的静电涂油机为研究对象，对静电涂油机的基本结构和工作原理进行了简要介绍，并以该课题组研制静电涂油机过程中所做试验数据为依据，找出了影响油液雾化的主要因素。此外，还对静电涂油机的雾化过程进行了讨论。 本文利用大型有限元软件ANSYS对静电涂油机工作时的高压静电场进行了模拟分析。在建模过程中采用了APDL语言编程，生成了计算效率高、易于参数化设计的有限元模型，为后面的计算分析提供了方便。 在建模过程中，将静电涂油机的高压静电场抽象为上、下刀梁两部分。在上刀梁静电场分析中，得到了刀口厚度、刀口间隙、涂油室宽度、电压等参数变化时，场强的变化情况，并根据ANSYS分析的结果，绘制了各参数变化时场强的变化趋势曲线。对下刀梁静电场的分析中，主要模拟了下刀梁斜喷技术的实现过程，通过对ANSYS结果数据的分析，得到了实现下刀梁斜喷技术的最佳参数值组合。 此外，本文还对静电涂油机的油液破碎机理进行了理论上的探讨，并从静电学基本理论公式出发，推导了临界电场强度的计算公式。 最后，本文提出了一些有待于解决的问题，以期在以后的研究工作中加以解决。
高全杰[7]2002年在《静电涂油机中油液的荷电雾化研究》文中研究说明运用静电技术的基本理论对油液在高压静电场中的荷电过程及其雾化机理进行了理论分析和试验研究 ,得到了雾滴粒径与电极电压、涂油刀梁刃口曲率半径和间隙的关系 ,为静电涂油机结构设计中的各参数选择提供了依据。
张守虎[8]2009年在《静电涂油机中新型雾化装置下的油液雾化及高压静电场分析》文中进行了进一步梳理本文以武汉科技大学静电涂油课题组所生产的静电涂油机为研究对象,首先在静电涂油机结构和雾化过程研究基础上,依据静电学原理,对静电涂油机的荷电雾化机理进行了理论分析,建立了油液荷电量和油液破碎临界场强的数学模型。针对梁板电极电晕放电特性,结合静电涂油机在高压下的实际工作情况,应用等离子体理论对静电涂油机荷电雾化机理进行了深层探讨。其次,结合电介质理论及固体物理基本理论,对课题组设计的新型雾化装置的作用机理进行了研究。根据新型雾化装置中的聚乙烯绝缘板条增大涂油室电场强度的推断,对梁板电极静电场的电场特性进行分析,探索了一种计算梁板电极静电场的数学方法。重点对静电场中放置绝缘体后电场的变化进行研究,运用固体物理基本理论对聚乙烯自身的材料特性进行分析。分析得知,聚乙烯在高压静电场中的空间电荷呈异极性电荷分布,这种分布的空间电荷产生的场强和原场强迭加,增大了场强。另外,介绍了永电体的极化强度突变现象,极化强度突变也会导致场强的增大。最后,利用ATEST-212型喷雾激光粒度分析仪对新型雾化装置进行了实验研究,实验数据显示,在同样的工作电压下,新型雾化装置能显着提高液滴雾化质量。和传统雾化装置相比,新型雾化装置只需要约16KV的电压就能达到与传统雾化装置加60KV工作电压时同样的雾化效果。根据电磁场基本原理和有限元数值计算方法,使用ANSOFT Maxwell的电场分析模块,对涂油机的涂油室进行结构及静电场仿真分析,模拟出了涂油室电势和电场强度的矢量分布情况。仿真结果显示,新型雾化装置可以有效地改善涂油室内的场强分布,提高最大场强,更利于诱发电晕放电,提高雾化效果和喷涂质量,具有较强的工程实用价值。
高全杰, 王家青, 王记军[9]2008年在《液体荷电雾化技术及其在静电涂油机中的应用》文中研究指明对液体荷电雾化技术在试验和数值模拟两方面的研究现状进行回顾和综述,并结合课题组近年来的研究情况,论述液体荷电雾化技术在静电涂油领域的研究现状,重点探讨梁板电极电场下的油液雾化技术以及静电涂油机的开发研制过程的关键技术。
王哲, 王家青, 高全杰, 尹强, 陈庭贵[10]2004年在《静电涂油机中油液荷电雾化实验研究及雾化机理探讨》文中提出以静电涂油机中油液的荷电雾化实验研究为基础 ,从静电学原理角度出发 ,对静电涂油机的雾化机理进行了探讨 ,得出了适合该情况的理论计算公式。通过雾化实验与雾化机理探讨 ,为新一代静电涂油机的研制开发的参数选择提供了理论依据。
参考文献：
[1]. 高压静电场中液体射流的雾化研究及应用[D]. 汪朝晖. 重庆大学. 2009
[2]. 静电涂油机雾化试验与数学模型研究[D]. 汪朝晖. 武汉科技大学. 2006
[3]. 电晕等离子体荷电雾化机理及涂油机结构有限元分析[D]. 卢泽杰. 武汉科技大学. 2006
[4]. 静电涂油机雾化仿真研究[D]. 陈馨. 武汉科技大学. 2005
[5]. 静电涂油机中油液荷电雾化机理及其关键技术研究[D]. 王家青. 武汉科技大学. 2007
[6]. 静电涂油机中油液的荷电雾化机理研究[D]. 王家青. 武汉科技大学. 2003
[7]. 静电涂油机中油液的荷电雾化研究[J]. 高全杰. 中国机械工程. 2002
[8]. 静电涂油机中新型雾化装置下的油液雾化及高压静电场分析[D]. 张守虎. 武汉科技大学. 2009
[9]. 液体荷电雾化技术及其在静电涂油机中的应用[J]. 高全杰, 王家青, 王记军. 武汉科技大学学报(自然科学版). 2008
[10]. 静电涂油机中油液荷电雾化实验研究及雾化机理探讨[J]. 王哲, 王家青, 高全杰, 尹强, 陈庭贵. 机床与液压. 2004