液滴碰壁鋪展與振蕩的研究.pdf

1、人們會經常接觸到液滴與物體表面的碰撞現象。例如:雨滴與飛機等交通工具的碰撞、海水淡化中的噴霧蒸發(fā)、內燃機燃油缸內的噴霧碰壁、葉輪機葉片與液滴間的相互作用等。液滴在壁面上的碰壁和振蕩過程，是兩相流領域重要研究課題之一。
　　潤濕性是固體壁面的重要特征之一，其主要決定因素是:壁面的微觀結構和化學組分[1]。本文首先使用VOF(volume of fluid)模型對液滴在粗糙壁面上的碰撞與鋪展進行二維的數值模擬。壁面選擇具有高度規(guī)則的壟

2、狀凹凸表面，通過調整壁面微結構幾何參數和本征接觸角的大小來獲得不同性質的粗糙壁面，然后用數值模擬的方法求解得到壁面上液滴的鋪展形態(tài)和最大鋪展半徑，再將獲得的數據進行對比分析來研究壁面幾何參數和本征接觸角對粗糙壁面潤濕性的影響。
　　其次，用VOF模型模擬研究粗糙干燥壁面和濕潤壁面對液滴碰壁與鋪展行為的影響。壁面選擇幾何參數固定的壟狀凹凸粗糙干、濕壁面，并選取不同速度的液滴撞擊干、濕兩組壁面，用數值模擬方法求解出兩組壁面上液滴的流動

3、形態(tài)、鋪展半徑與鋪展速度。再將兩組壁面的數值結果進行對比，并與實驗進行對照，分析了液滴在兩種壁面上鋪展的初期、中期和后期階段，碰撞速度和濕粗糙壁面上微液滴對鋪展的影響。
　　最后，本文將平壁面上的液滴簡化為半橢球形和球缺形，分別從理論上對液滴進行受力分析，推導出了液滴慣性力、界面張力、內部壓力與壁面摩擦力作用的數學表達式，建立了液滴振蕩的數學模型，給出了液滴振蕩時的半徑與液滴體積、鋪展速度、運動粘度、密度、接觸角與表面張力系數間的