华南理工大学学报(自然科学版)

作者：张榛, 虞育松, 杨文慧, 等

单位：1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院，北京 100044；2北京控制工程研究所，北京 100190；3.中国人民解放军军事医学科学院 微生物流行病研究所，北京 100071；4.北京慧荣和科技有限公司，北京 101102

关键词：空气辅助雾化喷嘴,超细雾化,结构设计,雾化仿真,湍流破碎

基金：国家重点研发计划项目（2017YFC1200402）

为了实现复杂生物危害现场病原体的快速侦检，需要制备多样化的生物样品，建立多模态生物光谱数据库，最终实现有针对性的危害病原体快速灭活。其中，雾化喷嘴的设计是制备高质量生物样品的关键技术。该技术可以将液体生物样品雾化成细小雾滴，再通过低温冷冻+升华作用形成生物样品颗粒。通过空气辅助雾化喷嘴的优化设计，可以在不损害生物活性的低流量、低压力条件下，获得微小且均匀的雾化液滴。文中采用RANS+DDM方法对喷雾场进行模拟，对空气辅助雾化喷嘴在常温和低温加热条件下的雾化特性进行了分析模拟。同时，采用LES+VOF方法对近喷孔区域气体旋流对液体射流的扰流作用进行了模拟，分析了射流的雾化机理。最后，使用空气动力学粒度仪对空气辅助雾化喷嘴的雾化效果进行了测试，结果证明：喷嘴的雾化效果良好，可实现平均粒子直径约1μm的超细雾化；通过低温喷雾冷冻干燥制备的生物样品质量达到了设计要求，可以有效地实现大批量生物气溶胶样品的制备，提升生物危害现场病原体的侦检及防御能力。

来源：2021年第9期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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