跨/超臨界多相射流過程瞬態(tài)密度場(chǎng)可視化實(shí)驗(yàn)

楊董，陳林

（1 中國科學(xué)院工程熱物理研究所，北京 100190；2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

超臨界流體由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，作為一種理想的工質(zhì)流體和反應(yīng)介質(zhì)，廣泛運(yùn)用于納米材料合成和物質(zhì)萃取等能源化工領(lǐng)域[1-2]。在這些應(yīng)用中，介質(zhì)通常以超臨界壓力噴射進(jìn)入亞臨界反應(yīng)容器當(dāng)中，與容器內(nèi)的流體混合并發(fā)生反應(yīng)。這種跨/超臨界射流過程表現(xiàn)出不同于亞臨界條件下的傳熱傳質(zhì)特性。準(zhǔn)確獲得射流在容器內(nèi)流場(chǎng)的參數(shù)變化規(guī)律，對(duì)于化工過程的精準(zhǔn)調(diào)控具有重要意義。

近年來，跨臨界射流的問題受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。Lin等[3]利用背光陰影圖像法研究了超臨界甲烷和乙烯混合物注射到亞臨界氮?dú)夂蟮牧鲃?dòng)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明超臨界甲烷/乙烯射流在遠(yuǎn)離臨界點(diǎn)處發(fā)生類似理想氣體膨脹現(xiàn)象，并表現(xiàn)出可見的內(nèi)部激波結(jié)構(gòu)。當(dāng)射入的超臨界混合物接近臨界點(diǎn)時(shí)，在注入平面出現(xiàn)了類似液體的凝結(jié)物。Roy等[4]通過平面激光誘導(dǎo)熒光法觀測(cè)射流生成的一個(gè)截面，從而準(zhǔn)確識(shí)別射流邊界和射流核心結(jié)構(gòu)。在亞臨界流體注入亞臨界環(huán)境的情況下，表面張力和慣性力主導(dǎo)了射流的破碎過程，在部分射流破碎時(shí)觀察到液滴的形成。在亞臨界流體注入超臨界環(huán)境的情況下，射流表面比前一種情況更加光滑，當(dāng)部分射流斷裂時(shí)，可以觀察到液滴形成。Desouza等[5]對(duì)亞臨界-超臨界范圍內(nèi)噴射的流動(dòng)可視化進(jìn)行了研究，比較了在同一裝置下用陰影法和平面激光誘導(dǎo)熒光法獲得的定量擴(kuò)散角數(shù)據(jù)，結(jié)果表明隨著燃燒室溫度的升高，液滴直徑增大，液滴數(shù)量減少，并且液滴的大小和分布與室壓無關(guān)。Xia 等[6]采用了背光陰影圖像法和高速紋影法，研究了噴嘴直徑、注射壓力和臨界條件等關(guān)鍵因素對(duì)跨/超臨界噴射特性和臨界特性的影響，結(jié)果表明較小的噴嘴直徑可以形成較大面積的汽液混合層，注射壓力對(duì)液體長度、液體體積和噴霧錐角的影響不顯著，但隨著壓力的增加，對(duì)射流體積的影響越來越大。

為了準(zhǔn)確地在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到射流界面以及流場(chǎng)的參數(shù)變化，目前在研究中采用了背光陰影圖像法[7-8]、高速紋影法[9-10]、平面激光誘導(dǎo)熒光法[4,11]和X 射線衍射法[12]等測(cè)量技術(shù),這些方法提供了豐富的流場(chǎng)信息，但是各自有其局限之處，例如背光陰影圖像法是一種半定量的測(cè)量方法，只能獲得一些流場(chǎng)的宏觀參數(shù)；X射線衍射法等間接測(cè)量方法難以觀察射流混合的細(xì)節(jié)。全息干涉法精度高、使用方便，可以通過非接觸測(cè)量[13]提供全流場(chǎng)信息，得到越來越多的關(guān)注。Mayinger[14]利用全息干涉測(cè)量技術(shù)觀察了氣泡生長和凝結(jié)周圍的表觀熱邊界層，并從邊界層的厚度推導(dǎo)出了局部努塞爾數(shù)。但是傳統(tǒng)的干涉測(cè)量法空間分辨率和準(zhǔn)確度較低，進(jìn)而發(fā)展出了相移干涉測(cè)量技術(shù)[15]，這種技術(shù)可以獲得多相位的圖像，空間分辨率是波長λ/256，同時(shí)可以抑制隨機(jī)噪聲的影響。Shoji等[16]利用相移干涉儀對(duì)自然對(duì)流的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了可視化的研究，獲得了加熱平板周圍的溫度場(chǎng)分布。Wu 等[17]利用像素陣列掩模法相移干涉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了跨液體界面的質(zhì)量擴(kuò)散過程的定量化測(cè)量，獲得了50mg/mL氯化鈉、甘油和牛血清蛋白溶液體系擴(kuò)散和對(duì)流耦合過程的可視化圖像以及精確的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)。相移干涉測(cè)量技術(shù)作為一種非侵入式定量化測(cè)量技術(shù)，具有較高的空間分辨率和時(shí)間分辨率，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流場(chǎng)信息的同步高速采集，因而適用于跨臨界射流過程。

跨臨界射流具有高度的瞬變性及非均勻性，然而現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)研究大多只能對(duì)流場(chǎng)內(nèi)的射流流速、噴霧面積等宏觀參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和定量分析，而無法解析密度場(chǎng)的變化，導(dǎo)致了射流參數(shù)細(xì)節(jié)的缺失。本研究改進(jìn)并實(shí)現(xiàn)相移干涉測(cè)量實(shí)驗(yàn)方法，針對(duì)液相到超臨界相、超臨界相到氣相的跨臨界射流過程密度場(chǎng)開展定量測(cè)量和比較分析，建立跨/超臨界射流可視化干涉測(cè)量系統(tǒng)，在液相-超臨界相、超臨界-氣相典型過程開展定量測(cè)量，獲得以上兩種射流過程密度場(chǎng)并進(jìn)行對(duì)比分析。

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及流程

1.1 跨/超臨界射流可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

跨/超臨界射流可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1(a)所示，系統(tǒng)包含高壓精密注射泵、緩沖罐、壓力變送計(jì)、半導(dǎo)體制冷器（TEC）溫控儀、射流可視腔、相移干涉光學(xué)平臺(tái)等關(guān)鍵部件。射流可視腔的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示，它的外側(cè)有兩個(gè)可控溫度的帕爾貼元件，使得可視腔具有恒定的環(huán)境溫度，內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)高精度的熱敏電阻（溫度精度±0.01℃），在底部設(shè)計(jì)了一個(gè)微型噴嘴（0.5mm）。實(shí)驗(yàn)在一個(gè)恒溫室中進(jìn)行，可以調(diào)節(jié)環(huán)境溫度（溫度調(diào)節(jié)范圍0～40℃，控制精度±1℃）。實(shí)驗(yàn)中首先利用高壓氮?dú)猓?4MPa）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行密封性檢驗(yàn),隨后通入二氧化碳對(duì)回路進(jìn)行清洗，反復(fù)進(jìn)行5～7次。由于二氧化碳的氣瓶壓力只有5～6MPa，實(shí)驗(yàn)中將二氧化碳通入緩沖罐中，并通過冷水浴不斷液化二氧化碳，達(dá)到足夠的密度增量后，再通過熱水浴加熱，使得緩沖罐內(nèi)的溫度和壓力上升，達(dá)到所需的超臨界態(tài)（Tcr=30.98℃，pcr=7.38MPa）。高壓注射泵將超臨界二氧化碳注射到亞臨界的腔體環(huán)境內(nèi)?？梢暻磺昂箝_有藍(lán)寶石窗口，激光穿過可視窗后被偏振信號(hào)采集器接收。通過相移干涉測(cè)量方法獲得多相位延遲角的干涉圖像，經(jīng)過圖像處理技術(shù)后獲得流場(chǎng)信息。

圖1 射流可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和射流可視腔結(jié)構(gòu)

1.2 相移干涉光學(xué)系統(tǒng)

本研究利用一種改進(jìn)的高時(shí)空分辨率相移干涉儀，干涉儀采用馬赫-曾德爾型干涉儀的基本排布，通過像素陣列掩模法實(shí)現(xiàn)了通過傳感器同時(shí)獲得多相位延遲角的干涉圖像。具體的光路如圖2 所示。光源采用線偏振He-Ne 激光器（輸出功率＞1.8mW，波長λ為632.8nm）。系統(tǒng)中，光束穿過一個(gè)可調(diào)衰減片，并通過半波片；光束通過空間濾波器獲得激光光束最穩(wěn)定的部分；隨后光束經(jīng)凸透鏡（f=150mm）準(zhǔn)直后通過偏振分光棱鏡，將光束分成測(cè)試光束和參考光束；測(cè)試光束穿過可視腔，折射率會(huì)發(fā)生變化；測(cè)試光束和參考光束經(jīng)過另一個(gè)偏振分光棱鏡后，兩束光束會(huì)發(fā)生疊加；利用1/4波片將兩束光變?yōu)閳A偏振光以發(fā)生干涉；然后用凸透鏡和凹透鏡對(duì)激光束進(jìn)行重定向，改變其放大倍數(shù)，最后用偏振信號(hào)采集器記錄。干涉圖信息傳輸?shù)诫娔X上獲取瞬態(tài)場(chǎng)數(shù)據(jù)。干涉儀的空間分辨率可達(dá)3.45μm，時(shí)間分辨率0.001s。實(shí)驗(yàn)中的不確定度主要由于傳感器和光學(xué)器件的非線性以及數(shù)據(jù)處理過程的誤差所產(chǎn)生，受到位置測(cè)量誤差和強(qiáng)度測(cè)量誤差影響[18-19]。溫度測(cè)量精度在±0.01℃。測(cè)量位置的分辨率約為0.01mm，其位置測(cè)量誤差小于±0.03%，強(qiáng)度測(cè)量誤差約為±0.0575%，總體的測(cè)量誤差控制在±2%以內(nèi)。

圖2 相移干涉系統(tǒng)光路

1.3 相移圖像數(shù)據(jù)處理

相移干涉儀的搭建依賴相移算法和相移元器件的設(shè)計(jì)。本文采用最新的像素陣列掩模法來搭建相移干涉儀。像素陣列掩模法[17,20]的核心是一個(gè)像素化的相位掩模，其中每個(gè)像素都有一個(gè)唯一的相移。少量的離散步驟可以排列成一個(gè)單元，然后在整個(gè)陣列上連續(xù)重復(fù)。單元格可以被認(rèn)為是一個(gè)超像素，通過在1 個(gè)單元中提供至少3 個(gè)離散相移，可以產(chǎn)生充分的干涉圖，使用傳統(tǒng)的干涉算法來表征目標(biāo)表面。像素陣列掩模法的基本方法是采用微偏振器陣列作為相位掩模，同時(shí)提取所需的相移干涉圖。本實(shí)驗(yàn)采用的偏振信號(hào)采集器在相機(jī)接收平面前嵌入了2×2的像素陣列光學(xué)傳感器作為微偏振器，因此可以同時(shí)測(cè)量獲得可視腔內(nèi)4個(gè)相位（0，π/2，π，3π/2）的干涉數(shù)據(jù)圖。偏振信號(hào)采集器所獲得的帶有明暗相間的干涉條紋圖像，反映為0～255 的亮度數(shù)據(jù)。再通過相移算法［式(1)和式(2)］重構(gòu)相位數(shù)據(jù)圖，此時(shí)的相位數(shù)據(jù)圖處于（-π，π）的周期當(dāng)中，再根據(jù)相位展開算法［式(3)］，將周期相位（相對(duì)相位）展開為絕對(duì)相位。

I(θ) =Ie+Ir+ 2

IeIrcos(θ+φ) (1)φ= arctanI(3π/2) -I(π/2)

I(0) -I(π) (2)

ψ(i,j) =φ(i,j) + 2k(i,j)π (3)

式中，I為光強(qiáng)度；Ie和Ir分別為實(shí)驗(yàn)光束和參考光束的光強(qiáng)；θ為相位延遲角；φ為實(shí)驗(yàn)光束與參考光束光波之間的相位差；ψ為絕對(duì)相位。

干涉測(cè)量依賴兩次測(cè)量之間的絕對(duì)相位差，其在物理意義上反映了流體物理狀態(tài)的變化。t時(shí)刻與初始時(shí)刻之間的絕對(duì)相位差與折射率變化之間的關(guān)系如式(4)所示。

式中，n為折射率；d為實(shí)驗(yàn)光束通過介質(zhì)的厚度；λ為光波長。

根據(jù)洛倫茲-洛倫茨關(guān)系式[21-22]，折射率與密度相關(guān)，如式(5)所示。

式中，ρ為介質(zhì)密度；N為每單位體積內(nèi)的極化分子數(shù)；χ為平均極化率。

可得密度與絕對(duì)相位的關(guān)系如式(6)。

2 結(jié)果和討論

2.1 實(shí)驗(yàn)過程和設(shè)計(jì)工況

實(shí)驗(yàn)在恒溫室中進(jìn)行，設(shè)計(jì)了液相流體射流注射到氣相腔體環(huán)境的亞臨界射流工況，以及液相流體注射到超臨界腔內(nèi)環(huán)境，超臨界相流體注射到氣相腔體內(nèi)的跨/超臨界射流實(shí)驗(yàn)，具體的工況參數(shù)見表1，圖3是工況在溫度-壓力相圖上的分布。二氧化碳的臨界點(diǎn)為：Tc=30.98℃，pc=7.38MPa。以采集頻率40 幀/s 同時(shí)測(cè)量獲得相移數(shù)據(jù)，利用像素陣列掩模相移干涉系統(tǒng)，獲得射流可視腔內(nèi)的瞬態(tài)密度場(chǎng)。

表1 實(shí)驗(yàn)工況參數(shù)

圖3 跨/超臨界射流在p-T相圖上的分布

2.2 多相射流過程實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 液相-氣相射流

本文通過相移干涉儀獲得帶有相位信息的干涉圖像，結(jié)合相移算法和相位展開算法獲得絕對(duì)相位，再根據(jù)絕對(duì)相位差與密度之間的關(guān)系［式(6)］來求解密度場(chǎng)。求解密度場(chǎng)是基于參考點(diǎn)的測(cè)量值來獲得絕對(duì)值，可視腔內(nèi)布置有溫度測(cè)點(diǎn)，可以通過計(jì)算獲得初始密度值。通過相移干涉測(cè)量技術(shù)對(duì)瞬態(tài)密度場(chǎng)進(jìn)行可視化在之前的研究中[19,23]得到了應(yīng)用和驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)中首先進(jìn)行了亞臨界工況條件的射流研究，與跨/超臨界射流的特性進(jìn)行比較分析。圖4 是液相二氧化碳（Tinj=20℃，pinj=5.8MPa） 注射到氣相二氧化碳（Tenv=20℃，penv=5.6MPa）后腔體內(nèi)的瞬態(tài)流場(chǎng)的分布（pr=0.76，Re=81.556，pr=penv/pc）。高速相機(jī)同時(shí)獲得了四相位的瞬態(tài)干涉圖像，經(jīng)過相位合成算法進(jìn)行相位數(shù)據(jù)重構(gòu)［式(1)和式(2)］，再經(jīng)過相位展開算法［式(3)］獲得絕對(duì)相位，即圖4(a)的相位場(chǎng)分布。根據(jù)式(6)，相位差和密度具有相關(guān)性，可以獲得圖4(b)的密度場(chǎng)分布。從圖中可以獲得清晰的射流相變化界面的瞬態(tài)特征，可以看到，射流的中心區(qū)有較為完整的液核，而射流的表面發(fā)生破碎，分裂出形狀不一的液體碎片結(jié)構(gòu)。隨著射流的不斷向上流動(dòng)，射流流體界面與周圍氣體進(jìn)一步發(fā)生作用，出現(xiàn)霧化的現(xiàn)象。相移干涉儀獲得的射流可視化結(jié)果與Reitz 等[24]和Chehroudi[25]的可視化實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以得到相一致的結(jié)果。在Chehroudi[25]的實(shí)驗(yàn)中，將亞臨界氮?dú)庾⑷氲搅藲怏w環(huán)境當(dāng)中（pr=0.92，Re=75.281），可視化圖像上出現(xiàn)液體表面破裂，表明液滴從混合區(qū)噴射出來。

圖4 液相-氣相射流過程瞬態(tài)相位場(chǎng)和密度場(chǎng)分布（工況①）

在可視腔的底部、中部和頂部取5 個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如圖1(b)中所示，具體坐標(biāo)為A(2, 0.5)、B(2, 4)、C(2,7.5)、D(1,4)、E(3,4)，獲得了圖5 中的關(guān)鍵點(diǎn)密度隨時(shí)間變化曲線。高密度的射流液體從底部進(jìn)入到氣體環(huán)境當(dāng)中，使得底部A點(diǎn)的密度處于較高值745kg/m3，隨著射流向上流動(dòng)，可視腔中部（B、D、E點(diǎn)）的密度逐漸上升，而底部的射流流體與周圍氣體相互作用，導(dǎo)致A點(diǎn)的密度持續(xù)降低到310kg/m3。射流液柱到達(dá)頂部后，引起頂部流體（C點(diǎn)）迅速上升到712.74kg/m3，隨后高密度流體向下擴(kuò)散而略微下降。

圖5 關(guān)鍵點(diǎn)密度隨時(shí)間變化

2.2.2 液相-超臨界相射流

圖6 是液相二氧化碳（Tinj=28℃，pinj=7.5MPa）注射到超臨界相二氧化碳（Tenv=32℃，penv=7.4MPa）后腔體內(nèi)的瞬態(tài)流場(chǎng)的分布（pr=1.01，Re=79.738）。高壓的二氧化碳液體從底部微小噴嘴（0.5mm）噴出，形成一股射流液柱，液柱在0.050s時(shí)到達(dá)腔體中心，在0.300s左右到達(dá)腔體頂部。由于腔體內(nèi)流體處于超臨界態(tài)，沒有表面張力和蒸發(fā)潛熱，所以射流的界面沒有霧化產(chǎn)生的液絲和液滴，而是在邊緣出現(xiàn)高度褶皺的相平衡層，這一現(xiàn)象與Chehroudi[25]和Oschwald 等[26]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。Chehroudi[25]的實(shí)驗(yàn)中，將亞臨界氮?dú)庾⑷氲搅顺R界環(huán)境當(dāng)中（pr=1.22，Re=66.609），可視化圖像上界面并沒有分解成液滴，而是在距離稠密核心不同的距離溶解。

圖6 液相-超臨界相射流過程瞬態(tài)相位場(chǎng)和密度場(chǎng)分布（工況②）

在可視腔的底部、中部和頂部取5 個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如圖1(b)中所示，具體坐標(biāo)為A(2, 0.5)、B(2, 4)、C(2,7.5)、D(1,4)、E(3,4)，獲得了圖7 中的關(guān)鍵點(diǎn)密度隨時(shí)間變化曲線。從圖中可以看出，底部A點(diǎn)的密度值隨著時(shí)間從一個(gè)較高值（712.82kg/m3）逐漸降低，反映了高密度的流體從底部進(jìn)入后，沿著射流的方向向上移動(dòng)，射流底部的流體與腔內(nèi)低密度流體相互作用，導(dǎo)致密度出現(xiàn)降低。當(dāng)射流液柱到達(dá)中部后，B點(diǎn)的密度從381.32kg/m3開始迅速上升，最終達(dá)到最大值后趨于穩(wěn)定值680kg/m3。射流液柱從中部繼續(xù)向上移動(dòng)，壓縮可視腔頂部的流體，使得C點(diǎn)的密度逐漸上升，在0.2s 處達(dá)到一個(gè)峰值702.48kg/m3。C點(diǎn)的密度隨著射流流體到達(dá)頂部繼續(xù)上升，最終趨于穩(wěn)定702.61kg/m3。

圖7 關(guān)鍵點(diǎn)密度隨時(shí)間變化

2.2.3 超臨界相-氣相射流

圖8 是將超臨界相二氧化碳（Tinj=32℃，pinj=7.4MPa）注射到氣相二氧化碳（Tenv=32℃，penv=7.2MPa）后腔體內(nèi)的瞬態(tài)流場(chǎng)分布（pr=0.98，Re=87.340）。從圖中可以看出，超臨界相射流流體在氣相環(huán)境中，表面較為破碎，出現(xiàn)類似小液滴的流體顆粒，這同樣是由于超臨界相流體表面張力為零，使得射流界面流體的內(nèi)聚性較弱。高密度射流流體到達(dá)頂部之后，受到壁面的限制，在頂部聚集，同時(shí)發(fā)生向下的湍流擴(kuò)散。

圖8 超臨界相-氣相射流過程瞬態(tài)相位場(chǎng)和密度場(chǎng)分布（工況③）

圖9是關(guān)鍵點(diǎn)密度隨時(shí)間變化曲線，關(guān)鍵點(diǎn)位置如圖1(b)中所示，具體坐標(biāo)為A(2,0.5)、B(2,4)、C(2, 7.5)、D(1, 4)、E(3, 4)。隨著高密度射流流體（314.99kg/m3）從底部向上流動(dòng)，底部（A點(diǎn)）的密度逐漸降低到288.12kg/m3，而腔體中部（B點(diǎn)）和頂部（C點(diǎn)）的密度依次上升。同時(shí)從B、D、E三點(diǎn)的密度曲線可以看出，射流相變化界面有很大的密度梯度，最大值為1.565×104kg/m4。

圖9 關(guān)鍵點(diǎn)密度隨時(shí)間變化

3 結(jié)論

采用了改進(jìn)的高時(shí)空分辨率的像素陣列掩模法相移干涉儀，可以同時(shí)獲得多相位延遲角的干涉圖像，通過開發(fā)的相位合成算法和相位展開算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，解析瞬態(tài)流場(chǎng)特征。實(shí)驗(yàn)中針對(duì)液相到超臨界相、超臨界相到氣相的跨/超臨界射流過程密度場(chǎng)開展定量測(cè)量和比較分析，獲得了清晰的射流相變化界面以及準(zhǔn)確的密度場(chǎng)，可為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)定量數(shù)據(jù)支撐。

（1） 液相二氧化碳（Tinj=20℃，pinj=5.8MPa）注射到氣相二氧化碳（Tenv=20℃，penv=5.6MPa）腔體內(nèi)時(shí)（pr=0.76，Re=81.556），射流的中心區(qū)有較為完整的液核，而射流的表面發(fā)生破碎，分裂出形狀不一的液體碎片結(jié)構(gòu)。隨著射流的不斷向上流動(dòng)，射流流體界面與周圍氣體進(jìn)一步發(fā)生作用，出現(xiàn)霧化的現(xiàn)象。

（2） 液相二氧化碳（Tinj=28℃，pinj=7.5MPa）注射到超臨界相二氧化碳（Tenv=32℃，penv=7.4MPa）的腔體內(nèi)時(shí)（pr=1.01，Re=79.738），由于超臨界流體沒有表面張力和蒸發(fā)潛熱，射流的界面沒有出現(xiàn)液絲和液滴，而是在邊緣出現(xiàn)液相高度褶皺的相平衡層?？梢暻坏撞康纳淞髁黧w密度初始處于712.82kg/m3，隨著射流的進(jìn)行，與周圍低密度流體相互作用，密度降低到310kg/m3。

（3） 超 臨 界 相 二 氧 化 碳（Tinj=32℃，pinj=7.4MPa）注射到氣相二氧化碳（Tenv=32℃，penv=7.2MPa）腔體內(nèi)時(shí)（pr=0.98，Re=87.340），射流流體由于沒有表面張力，更易發(fā)生破碎，在相變化界面形成類似小液滴的顆粒。同時(shí)界面的法向具有很大的密度梯度，最大值為1.565×104kg/m4。隨著高密度射流流體（314.99kg/m3）從底部向上流動(dòng)，底部的密度逐漸降低到288.12kg/m3。高密度的流體到達(dá)頂部后由于受到壁面的限制，發(fā)生向下擴(kuò)散。

符號(hào)說明

d—— 實(shí)驗(yàn)光束通過介質(zhì)的厚度，m

f—— 焦距，nm

I—— 光強(qiáng)度，cd

N—— 單位體積內(nèi)的極化分子數(shù)

n—— 折射率

p—— 壓力，Pa

Re—— 雷諾數(shù)

T—— 溫度，℃

t—— 時(shí)間，s

θ—— 相位延遲角

λ—— 光波長，nm

ρ—— 密度，kg/m3

φ—— 相位差

χ—— 平均極化率，C·m2/V

ψ—— 絕對(duì)相位

下角標(biāo)

c—— 臨界值

e—— 實(shí)驗(yàn)值

env—— 環(huán)境值

inj—— 注入值

r—— 參考值