液滴碰壁鋪展與振蕩的研究.pdf

1、人們會(huì)經(jīng)常接觸到液滴與物體表面的碰撞現(xiàn)象。例如:雨滴與飛機(jī)等交通工具的碰撞、海水淡化中的噴霧蒸發(fā)、內(nèi)燃機(jī)燃油缸內(nèi)的噴霧碰壁、葉輪機(jī)葉片與液滴間的相互作用等。液滴在壁面上的碰壁和振蕩過程，是兩相流領(lǐng)域重要研究課題之一。
　　潤(rùn)濕性是固體壁面的重要特征之一，其主要決定因素是:壁面的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分[1]。本文首先使用VOF(volume of fluid)模型對(duì)液滴在粗糙壁面上的碰撞與鋪展進(jìn)行二維的數(shù)值模擬。壁面選擇具有高度規(guī)則的壟

2、狀凹凸表面，通過調(diào)整壁面微結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和本征接觸角的大小來獲得不同性質(zhì)的粗糙壁面，然后用數(shù)值模擬的方法求解得到壁面上液滴的鋪展形態(tài)和最大鋪展半徑，再將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析來研究壁面幾何參數(shù)和本征接觸角對(duì)粗糙壁面潤(rùn)濕性的影響。
　　其次，用VOF模型模擬研究粗糙干燥壁面和濕潤(rùn)壁面對(duì)液滴碰壁與鋪展行為的影響。壁面選擇幾何參數(shù)固定的壟狀凹凸粗糙干、濕壁面，并選取不同速度的液滴撞擊干、濕兩組壁面，用數(shù)值模擬方法求解出兩組壁面上液滴的流動(dòng)

3、形態(tài)、鋪展半徑與鋪展速度。再將兩組壁面的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照，分析了液滴在兩種壁面上鋪展的初期、中期和后期階段，碰撞速度和濕粗糙壁面上微液滴對(duì)鋪展的影響。
　　最后，本文將平壁面上的液滴簡(jiǎn)化為半橢球形和球缺形，分別從理論上對(duì)液滴進(jìn)行受力分析，推導(dǎo)出了液滴慣性力、界面張力、內(nèi)部壓力與壁面摩擦力作用的數(shù)學(xué)表達(dá)式，建立了液滴振蕩的數(shù)學(xué)模型，給出了液滴振蕩時(shí)的半徑與液滴體積、鋪展速度、運(yùn)動(dòng)粘度、密度、接觸角與表面張力系數(shù)間的