基于SPH方法的液滴撞擊固壁過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、自由表面流動問題在自然界中廣泛存在，例如水利工程中的潰壩、自由表面溢流、明渠水流等，它無處不在影響著人類的生存和發(fā)展，因此自由表面流動的研究也具有十分重要的現(xiàn)實意義。液滴與固體壁面的碰撞是典型的自由表面流動問題。液滴與壁面碰撞后的擴(kuò)散、回彈甚至破碎現(xiàn)象廣泛地存在于化工制造、冶金技術(shù)等工業(yè)過程中，因此，研究液滴撞擊固壁現(xiàn)象能更好地了解具有自由表面流動問題。
　　 本文采用拉格朗日形式的無網(wǎng)格粒子法-光滑粒子流體動力學(xué)方法(SPH)

2、對液滴撞擊固壁問題進(jìn)行數(shù)值模擬研究。研究了適用于廣義流體動力學(xué)的SPH的基本方程及與其相關(guān)的數(shù)值技術(shù)，由拉格朗日形式下的流體基本方程推導(dǎo)出SPH形式下的流體基本方程。通過采用人工壓縮率，把所有理論不可壓縮流體?；癁閷嶋H上是弱可壓縮的；通過采用人工粘性來消除計算結(jié)果產(chǎn)生的非物理振蕩。
　　 采用SPH方法建立了二維液滴撞擊固壁基本模型，對液滴撞擊固壁后的動力學(xué)行為進(jìn)行數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬結(jié)果與物理實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析；對撞擊固壁后

3、液滴內(nèi)部流場、壓強(qiáng)場、特征粒子的運動速度及位移情況進(jìn)行分析研究；通過改變相關(guān)參數(shù)，如液滴的初始撞擊速度、液滴的初始半徑等，研究以上相關(guān)因素對液滴撞擊固壁后鋪展因素的影響；在此基礎(chǔ)上，通過建立三維模型，來研究三維情況下液滴撞擊固壁后的運動過程。
　　 建立液滴撞擊固壁后運動狀態(tài)的理論模型，研究分析液滴鋪展因素與接觸角問的關(guān)系及液滴的撞擊速度與接觸角間的關(guān)系，從而得到液滴的鋪展因素與液滴的撞擊速度之間的關(guān)系，并把理論推導(dǎo)結(jié)果與數(shù)值模