單液滴撞擊固壁與多液滴消減熱輻射的研究.pdf

1、單液滴撞擊固壁的現(xiàn)象廣泛存在于自然界和人類生產(chǎn)活動中,鑒于其重要的實際應(yīng)用價值以及內(nèi)部復(fù)雜的作用機理,一直以來,單液滴撞擊固壁現(xiàn)象都是流體動力學(xué)和物理學(xué)界的研究熱點。
　　本文通過實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對單液滴撞擊固壁運動過程和流場特性開展了實驗與數(shù)值研究。建立了可視化實驗平臺,利用Photron FASTCAM SA1.1高速相機記錄單液滴撞擊固壁的全過程,對比分析了液滴的物性參數(shù)、黏度系數(shù)、撞擊速度和壁面參數(shù)對撞擊過程中

2、液滴的鋪展和振蕩的影響,發(fā)現(xiàn)液滴物性參數(shù)、黏度系數(shù)和壁面參數(shù)對液滴鋪展和振蕩影響較大;剪切變稀型非牛頓流體卡波姆凝膠液滴撞擊固壁與普通牛頓流體液滴撞擊固壁有不同的變化規(guī)律。數(shù)值模擬計算采用開源CFD軟件OpenFOAM,結(jié)合大渦模擬(LES)模型,采用流體體積(VOF)方法捕捉自由界面,提出并驗證了一種新的分段式動態(tài)接觸角(SDCA)模型,模擬結(jié)果與實驗吻合良好。分析了液滴撞擊固壁的過程及其流場特性,包括速度場和壓力場的變化規(guī)律,揭示了

3、撞擊過程中液滴內(nèi)外流場中渦旋的產(chǎn)生-發(fā)展-湮滅過程,發(fā)現(xiàn)鋪展速度的局部最大值出現(xiàn)在氣液界面處;液滴內(nèi)局部快速流動會導(dǎo)致負壓的出現(xiàn);水滴撞擊玻璃固壁時會在水滴中心產(chǎn)生氣泡,并且氣泡會上浮從水面消散,在撞擊過程中,氣泡的產(chǎn)生和消散可能不止一次。
　　此外,本文對多液滴形成的細水霧進行了消減熱輻射的工程應(yīng)用理論研究和數(shù)值驗證?；诿资仙⑸淅碚?結(jié)合工程應(yīng)用的實際噴嘴參數(shù),建立了多液滴消減熱輻射的理論模型,并對該模型進行了數(shù)值驗證。結(jié)果表