單液滴撞擊水平壁面的動態(tài)特性研究.pdf

1、液滴撞擊壁面是生活中隨處可見的現(xiàn)象，如農(nóng)藥噴灑、油漆噴涂、燃油噴射等。此過程涉及到基本的傳熱傳質學、表面材料學、流體力學等知識，此過程的研究對生產(chǎn)和生活都有重要意義。液滴撞擊壁面以后會發(fā)生各種形態(tài)變化，本文通過理論推導關系式，研究液滴靜止在水平壁面的形態(tài)特征以及液滴撞擊壁面以后發(fā)生鋪展和回縮的振蕩過程的形態(tài)特征。
　　首先，本文研究了靜止在水平壁面上的液滴。平壁面上的液滴形狀接近球缺形，因此簡化為球缺形模型。通過對作用在單液滴上的

2、各個力進行受力分析，推導出球缺形液滴關于各個物性參數(shù)之間的理論關系式，并進行二分法求解。由計算所得鋪展半徑與實驗所得靜止鋪展半徑進行對比，驗證球缺形理論模型的準確性。進而從理論上研究各個物性參數(shù)對液滴靜止后的平衡半徑的影響。
　　其次，研究了在水平壁面上振蕩的液滴。同樣將在水平壁面上振蕩的液滴建立為球缺幾何模型，通過對作用在振蕩的單液滴上的各個力進行分析，并作出假設簡化等，推導出振蕩狀態(tài)下的球缺形液滴關于各個物性參數(shù)之間的理論關系

3、式。并用四階龍格庫塔法進行Fortran編程數(shù)值求解。使用ANSYS軟件里的FLUENT采用VOF模型對液滴撞擊壁面的振蕩過程進行數(shù)值模擬，然后用數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)結果與理論推導的計算結果進行對比分析，發(fā)現(xiàn)理論模型的解與數(shù)值模擬結果誤差較大。進一步對理論關系式中推導誤差較大的粘性力進行了分析。
　　最后，本文對動態(tài)接觸角進行了研究。由于將水平的固體壁面上的液滴視為球缺幾何模型進行理論推導時，假設了振蕩過程中接觸角是保持不變的（采用的本