液滴碰撞球形壁面過程的數(shù)值研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、液滴碰壁是現(xiàn)實生活中一類常見的現(xiàn)象。如噴涂、油漆、印刷工藝,鑄造過程中金屬冶金工業(yè)、內燃機中的蒸發(fā)過程,渦輪葉片冷卻的核反應堆堆芯冷卻等等。由于液滴撞擊壁面現(xiàn)象的重要性,使得該現(xiàn)象以后都將受到相關人員的關注及研究。
  本文采用數(shù)值模擬方法,分析了單個液滴撞擊球形固面的動力學行為。應用了CLSVOF(Coupled Level-Set-and-Volume-Of-Fluid)方法追蹤界面。此方法既能保持質量守恒又能精確計算界面曲率

2、及其界面法向向量。經(jīng)過模擬發(fā)現(xiàn),此耦合方法能夠得到平滑的圖像,得到的模擬結果平滑并且銳利,與實際的圖像很符合。在驗證模型正確性的基礎上,分別研究了液滴低雷諾數(shù)和高雷諾數(shù)撞擊球形固面的情況。主要的研究內容如下:
  針對液滴以低沖擊能量撞擊球形固面的情況。分析了無量綱Re數(shù)、液滴的物性、球形固面的物性對液滴撞擊特性的影響。并定性的分析了這些影響因子對液滴鋪展系數(shù),無量綱液膜鋪展厚度以及液滴形態(tài)的影響。結果表明,在本文的研究范圍內:液

3、滴撞擊球面后,會發(fā)生鋪展、松弛、反彈。隨Re數(shù)的增大鋪展系數(shù)變小,Re數(shù)小的回縮速度快,液膜厚度增加的也快;當液滴的速度增大時,鋪展系數(shù)增大,回縮速度也增大;固體球面直徑大的鋪展系數(shù)稍大一些,當液滴回縮的過程中,固體球面直徑小的回縮快;液滴的粘度系數(shù)在液滴達到最大鋪展系數(shù)和最大無量綱液膜厚度時的影響較大;表面張力系數(shù)對液滴的鋪展特性幾乎沒有影響,回縮時表面張力系數(shù)大的收縮快。
  針對液滴以高沖擊能量撞擊球形固面的情況。分析了無量

4、綱Re數(shù)和We數(shù)、液滴的物性、球形固面的物性對液滴撞擊特性的影響。結果表明:液滴撞擊球面后會發(fā)生鋪展或飛濺。隨Re數(shù)的增大,We數(shù)的減小,液滴的鋪展系數(shù)變小。Re增大時無量綱鋪展厚度鋪展的速度慢,然而We數(shù)增大時,液膜厚度銳減的趨勢大于鋪展系數(shù)增加的趨勢;隨著曲率比的增加,當T=1時,液滴的鋪展系數(shù)才有增大的趨勢,而無量綱鋪展液膜厚度的變化幾乎相同;當增加液滴直徑或減小液滴速度時,鋪展系數(shù)減小,無量綱液膜鋪展的速度減小;當粘度系數(shù)、表面

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