高速摄像机在气液两相流实验中用于记录液柱破碎、液滴撞击和气泡脱离等快速界面变化。研究者可从连续影像中测量喷雾角、液滴铺展直径和界面事件的时序，再结合粒径或传热数据，分析不同工况下的界面行为。

　　近日，2026年中国工程热物理学会多相流学术会议在南京举行，议题包括喷嘴雾化、振动喷雾冷却和微结构表面沸腾。千眼狼（Revealer）携高速摄像机参会，并结合相关论文研究案例，向与会专家学者展示了高速成像在各实验中的作用。

图1-中国工程热物理学会多相流学术会议开幕式现场

　　一、气动喷嘴雾化　高速成像测量雾化角

　　会议关于反压条件下喷嘴雾化的研究，关注压力边界改变时喷雾如何形成。Peng等研究的是另一种压力边界，即内混式气动喷嘴的供气压力。对于矿井喷雾降尘，提高供气压力后，喷雾覆盖是否随之扩大，液滴尺寸和速度又如何变化。

　　喷口附近液体破碎快，测量下游某一点的粒径无法还原喷雾刚形成时的外缘轮廓。研究人员使用千眼狼（Revealer）高速摄像机记录喷口附近的液体破碎，采用脉宽50ns的激光照明限制运动模糊。图2给出不同供气压力的雾化影像。

图2-不同供气压力下的喷口近场破碎与喷雾形态

　　供水压力为0.5MPa时，供气压力由0.05MPa提高到0.4MPa，影像测得的雾化角由68.73°增至95.92°，继续提高供气压力，雾化角反而减小。这一趋势与数值模拟结果相符。在0.4MPa供气压力下，矿井现场测点I的可吸入粉尘降尘效率达到92.07%。

　　喷口影像回答了液体如何形成喷雾。对喷雾冷却而言，液滴到达壁面后还会经历铺展与回缩，此时则需要沿时间轴测量液滴撞击过程。

　　二、振动壁面液滴撞击　逐帧测量铺展和回缩

　　会议的“振动作用下喷雾冷却飞溅–液膜–沸腾耦合传热机理研究”涉及撞击、液膜形成和沸腾之间的联系。Chen等选取其中一个可以独立控制的过程，在不同粗糙度的振动铜表面上开展单个水滴撞击实验，考察振动和粗糙度分别怎样改变液滴铺展与回缩[2]。

　　液滴自接触壁面至铺展至最大形态仅需数毫秒。研究采用千眼狼（Revealer）高速摄像机，以全画幅5000fps记录全过程，空间采样为14μm/像素。实验逐帧提取铺展直径、液滴高度及动态接触角，并控制液滴在基板向上运动时撞击。这样既可确定最大铺展发生的时刻，也能比较随后回缩阶段的差别。

　　在粗糙度Ra为0.4μm的表面，振动韦伯数由0.14增至8.72时，最大铺展直径增加22%，而回缩阶段达到的最大高度降低32%。在振动韦伯数同为8.72时，Ra为6.3μm表面的最大铺展系数比Ra为0.4μm的表面低约8%。图像序列使两个因素的作用可以分别比较。在该撞击相位下，增强振动扩大了铺展范围，同时降低了回缩高度。增加粗糙度则限制了铺展。以高速序列图像数据拟合的最大铺展系数关联式，针对本次研究对比的实验工况，预测误差为±9.5%。

图3-Ra为0.4μm时不同振动条件下的液滴撞击序列

　　在单滴撞击实验中，高速影像给出了液体如何接触壁面。若壁面上的界面还伴随相变，测量重点就转向气泡怎样在加热面上形成、聚并和脱离，以及这些过程与换热的关系。

　　三、低压池沸腾　观察微柱表面的气泡脱离

　　会议中的微结构表面沸腾传热和基于气泡动力学参数的池沸腾模拟研究，都指向如何把加热面附近的气泡行为与整体换热联系起来。Wang等以KEY-116为工质，在40～120kPa下对比光滑表面和三种微柱阵列表面，考察降低压力时微柱几何能否改善池沸腾传热[3]。

　　沸腾曲线可以显示热流密度随壁面过热度如何变化，却无法指出气泡在哪里聚并、以怎样的形态脱离。研究人员通过观察窗，用高速摄像机监测加热面的沸腾状态。图4比较了热流密度为180kW/m²时不同微柱表面的气泡形态。壁面温度、热流密度及临界热流密度（CHF）则通过独立的温度和加热功率测量获得。

　　柱宽和柱间距均为0.3mm的样品A上，观察到的脱离气泡较小。柱宽和间距均为0.6mm、柱高相同的样品B上，气泡可先在微柱间聚并，再以较大尺寸离开。热测量表明，在40kPa下，样品A的CHF较同压光滑表面提高6.53%。图像提供了区分气泡聚并位置和脱离形态的依据，热测量则给出临界热流密度的变化幅度。将两者对照，可分析微柱结构引起的沸腾形态差异与换热表现之间的关系。

图4-热流密度为180kW/m²时三种微柱表面的气泡实拍

　　四、结语

　　千眼狼（Revealer）高速摄像机在两相流实验中的作用，是把短暂的界面过程变成可在不同工况之间比较的观测结果。喷口影像给出喷雾的外缘，连续轮廓给出液滴的铺展与回缩，沸腾影像则显示气泡在哪里聚并、怎样离开表面。把这些观察与液滴粒径、热流密度等独立测量对照，可以分析宏观性能的变化伴随了怎样的界面演化。

　　这些观测也为两相流模型提供了具体的验证依据。在同一工况下，对照计算和实测的雾化角、铺展曲线或气泡脱离形态，可以检验模型能否再现实验中的界面行为。这样，模型的适用性便可从整体性能和界面过程两个层面评估。