液滴撞擊壁面過程的實驗研究與數(shù)值模擬.pdf

1、液滴撞擊固體壁面的現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中廣泛存在。例如:噴淋冷卻，燃油霧化，海水淡化，噴墨打印等。研究液滴撞擊壁面的過程對于理論的完善的實際的工程問題都有著深刻的意義。同時液滴碰撞壁面及振蕩過程也是多相流領(lǐng)域重要的研究內(nèi)容。
　　建立液滴撞擊固體壁面的靜態(tài)鋪展力學(xué)模型，是進(jìn)一步研究液滴碰撞固體壁面振蕩過程的重要基礎(chǔ)。本文對液滴在撞擊固體壁面經(jīng)過振蕩衰減后達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)后的形態(tài)用多次樣條曲線、圓曲線、橢圓曲線對其平衡形態(tài)進(jìn)行了擬合，對比了三

2、種曲線的擬合結(jié)果。對比發(fā)現(xiàn)利用橢圓曲線擬合較為精準(zhǔn)，在理論上具有可操作性。對半橢球形靜態(tài)鋪展模型進(jìn)行了實驗驗證，得到了半橢球形液滴靜態(tài)鋪展模型的適用范圍，在此范圍內(nèi)模型具有較高的精度。
　　本文通過動態(tài)觀測試驗臺獲取了液滴撞擊壁面的過程，利用LabVIEW編程，對所拍攝的液滴圖像進(jìn)行了輪廓提取。獲取了液滴的參數(shù)數(shù)據(jù)，分析了液滴鋪展半徑、高度及鋪展速度隨時間的變化規(guī)律;初步探究了液滴在振蕩過程中動態(tài)接觸角的變化規(guī)律。并用模擬的手段研

3、究了液滴在撞擊壁面過程中的速度的分布及變化。得到了液滴在振蕩過程中鋪展速度及動態(tài)接觸角的變化規(guī)律。為便于更好的分析液滴的振蕩鋪展過程將液滴振蕩及鋪展過程按照速度的變化情況分為了發(fā)展階段和后期階段。
　　最后，本文應(yīng)用Fluent軟件采用VOF模型，對無限長的液柱在具有微結(jié)構(gòu)的粗糙壁面上的碰撞與鋪展進(jìn)行了平面二維數(shù)值模擬，著重分析了不同粗糙結(jié)構(gòu)（矩形、三角形、梯形）表面對于液滴振蕩鋪展的影響，分析了不同粗糙結(jié)構(gòu)下液柱在鋪展和回縮過程