噴霧液滴撞壁模擬研究.pdf

1、液滴碰壁現(xiàn)象廣泛存于自然界和工程實(shí)際中，比如雨滴的下落，燃油的噴射等。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，液滴碰壁現(xiàn)象直接關(guān)系到缸內(nèi)燃?xì)饣旌系暮脡?，?duì)之后的燃燒和排放過程具有重要影響，研究液滴撞壁過程的動(dòng)力學(xué)行為和微觀機(jī)理有重要意義。
　　 本文通過對(duì)單液滴碰壁現(xiàn)象的總結(jié)和分析，探討了液滴碰壁過程的內(nèi)部機(jī)理，并對(duì)噴霧液滴碰壁模型進(jìn)行了討論。對(duì)單液滴碰壁后的鋪展行為進(jìn)行了理論分析，通過對(duì)接觸線附近貼壁區(qū)域流動(dòng)狀態(tài)的分析求解，建立了鋪展行為的動(dòng)態(tài)接觸角模型

2、，獲得了各因素對(duì)鋪展行為的作用規(guī)律。
　　 根據(jù)流體力學(xué)控制方程建立了液滴撞擊壁面數(shù)學(xué)模型，利用OpenFOAM開源軟件，采用VOF方法，對(duì)液滴撞壁過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了液滴撞壁后的流動(dòng)狀態(tài)，詳細(xì)探討液滴物性、壁面特性、撞擊速度、撞擊角度等因素對(duì)液滴撞壁后形態(tài)變化的影響。
　　 模擬結(jié)果表明：當(dāng)液滴垂直撞擊平壁時(shí)，液滴的流動(dòng)是對(duì)稱的，液滴傾斜撞壁時(shí)，流動(dòng)不對(duì)稱。壁面特性主要體現(xiàn)接觸角的影響，對(duì)于高潤(rùn)濕性壁面，液滴容易

3、粘附在壁面上；對(duì)于非潤(rùn)濕性壁面，液滴容易發(fā)生斷裂、破碎或反彈。粗糙壁面和光滑壁面液滴鋪展行為不同，粗糙壁面會(huì)在一定程度上阻止液滴的流動(dòng)。液滴的初始撞擊速度對(duì)液滴撞壁后的行為有很大影響，速度越大，液滴鋪展越快，鋪展面積越大。液滴撞擊濕壁時(shí)，會(huì)與壁面油膜發(fā)生作用，形成兩個(gè)飛濺的液幕，液滴和油膜的流動(dòng)狀態(tài)受壁面油膜厚度的影響。液滴撞擊球面時(shí)，球面存在一定的曲率，導(dǎo)致表面張力方向發(fā)生變化，鋪展過程中，球面直徑增大，液滴的鋪展系數(shù)增大，球面直徑的