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液滴的形成与运动是表面张力测定、喷墨打印、燃油雾化等许多工程应用的基本物理过程,依据形状变化探究液滴形成和运动规律具有重要意义。本文利用可视化手段对液滴形成及滴落过程进行观测,探究液体的表面张力对此过程的影响规律。主要研究工作内容及结论如下:1、分别建立了描述液滴形成的静态液滴轮廓模型、描述液滴形成过程的动力学模型及Lamb线性振动周期模型,分别得到了相应的Bo数、Ca数、Re数和We数。2、搭建了液滴形变可视化实验台,完成了对液滴形成及其滴落过程的可视化实验观测。发现:(1)液滴的形成可分为三个过程:初始波动过程、恒速延伸过程、加速延伸过程。其中,稳态或准稳态下液滴的轮廓形状由Bo数控制,恒速延伸阶段由Bo数控制,加速延伸阶段由We数控制。当液滴形成周期较短时初始波动过程与恒速延伸过程同时进行。Bo数影响恒速延伸过程的速度,We数影响液滴加速过程时间以及加速过程的拐点时刻。(2)影响卫星液滴运动趋势的因素主要有韧带伸长率、交互时间、卫星液滴体积。韧带伸长率越长下端点处的毛细压力越大,卫星液滴运动越趋于向上。无量纲交互时间越长向上的毛细压力作用时间越长,卫星液滴运动越趋于向上。卫星液滴体积越大向下的重力影响越显著,卫星液滴运动越趋于向下。卫星液滴与残余液体或主液滴接触时的速度、角度、曲率也会影响卫星液滴的运动趋势。(3)液滴下落后初始时的振动形变由韧带破裂时局部表面毛细压力不平衡导致。在粒径较大的液滴初始下落过程中表面存在高阶表面波。高阶表面波的振动随时间推移逐渐消失,最后液滴以n=2的表面波形式作轴对称振动。(4)液滴初始阶段虽存在高阶表面波,但实际液滴振动周期与n=2下Lamb的线性理论振动周期基本一致,可根据Lamb的理论模型估算液滴的振动周期。3、分别用滴重法和白金板法测量液滴的动表面张力和静表面张力并分析了微量阴离子表面活性剂SDBS的作用规律及表面张力对液滴形变运动的影响规律。发现:(1)液滴在形成及下落过程中界面上SDBS分子未达到吸附平衡;(2)动表面张力大于静表面张力但随表面活性剂浓度增加与静表面张力的差距缩小。(3)表面张力对液滴振动周期和振幅有影响,表面张力减小,振动周期延长,振幅增大。4、结合实验结果,建立了描述液滴振动形变的数学模型。