[发明专利]一种控制射流断裂与液滴生成的方法及装置

权利要求书

1.一种控制射流断裂与液滴生成的方法，其特征在于，所述方法是通过具有波动能量不均匀分布特征的动态扰动信号，产生具有同步时域特征的波动，以非接触的方式对连续段流体射流进行扰动，使连续段流体射流断裂破碎产生的单个液滴的大小和距离可控，实现对连续液滴序列中的单个液滴的可控制备；所述扰动是电场扰动，所述动态扰动信号是电场扰动信号，是具有陡峭包络波形的叠加周期性电压信号，产生具有同步时域特征的电场，以非接触的方式对连续段流体射流进行扰动。

2.根据权利要求1所述的控制射流断裂与液滴生成的方法，其特征在于，所述方法采用的控制射流断裂与液滴生成的装置包括：扰动信号发生器和扰动部件，所述扰动信号发生器用于设定或输入具有波动能量不均匀分布特征的动态扰动信号，所述扰动部件连接所述扰动信号发生器，产生具有同步时域特征的波动，并以非接触的方式作用于连续段流体射流，使连续段流体射流断裂破碎产生的单个液滴的大小和距离可控，实现对连续液滴序列中的单个液滴的可控制备。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扰动信号发生器为电压信号发生器，所述电压信号发生器输出电压扰动信号；所述扰动部件为电场扰动部件，所述电场扰动部件置于流体射流连续段区间，并通过导线与电压信号发生器的输出端连接，根据电压信号发生器输出的电压扰动信号产生具有同步时域特征的电场，作用于连续段流体射流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电场扰动部件为环形电极、圆柱电极、方形四面体电极或多个串列式多圆环电极，且其中心轴线在连续段流体射流上，以产生不同空间特征的电场扰动。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电场扰动部件为分布式电极结构，包括电极针和环形支座，多根电极针对称安装在环形支座上，所述连续段流体射流设置在环形支座的中心轴线上，电极针尖垂直对准连续段流体射流，每根电极针都有一台电压信号发生器通过导线与之连接；每根电极针可以输入相同的电压信号，也可以输入不同的电压信号。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电压信号发生器的输出端接入示波器，用于实时监测电压信号发生器向电场扰动部件输出的电压信号。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括液滴检测器，是一台高速摄像机，用于连续拍摄记录液滴的生成过程、外形特征以及运动轨迹。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括射流发生器，用于产生连续段流体射流，所述射流发生器包括注射泵、流体输送管和毛细管；注射泵和毛细管通过流体输送管连接，毛细管竖直布置，开口端垂直朝下喷出连续段流体射流。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述毛细管包括多条独立的毛细射流管，在流体输送管的中段串联流量分配器，用于向多条毛细管分配流体流量；多条独立的毛细射流管相互平行，设置在电场扰动部件的有效作用范围之内。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叠加周期性电压信号的数学表述如下：

式中V₀用来控制波形振幅的高度，σ用来控制单个陡峭包络波形的宽度。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，设定所述电压信号的连续两个陡峭包络波形之间的时间间隔，控制连续段流体射流断裂破碎产生可控大小的单个液滴。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，设定所述电压信号的波形振幅的高度以及单个陡峭包络波形的宽度，控制由流体射流破碎生成的单个主液滴与其卫星液滴之间的合并距离。