單液滴撞擊水平壁面的動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、液滴撞擊壁面是生活中隨處可見的現(xiàn)象，如農(nóng)藥噴灑、油漆噴涂、燃油噴射等。此過程涉及到基本的傳熱傳質(zhì)學(xué)、表面材料學(xué)、流體力學(xué)等知識(shí)，此過程的研究對(duì)生產(chǎn)和生活都有重要意義。液滴撞擊壁面以后會(huì)發(fā)生各種形態(tài)變化，本文通過理論推導(dǎo)關(guān)系式，研究液滴靜止在水平壁面的形態(tài)特征以及液滴撞擊壁面以后發(fā)生鋪展和回縮的振蕩過程的形態(tài)特征。
　　首先，本文研究了靜止在水平壁面上的液滴。平壁面上的液滴形狀接近球缺形，因此簡(jiǎn)化為球缺形模型。通過對(duì)作用在單液滴上的

2、各個(gè)力進(jìn)行受力分析，推導(dǎo)出球缺形液滴關(guān)于各個(gè)物性參數(shù)之間的理論關(guān)系式，并進(jìn)行二分法求解。由計(jì)算所得鋪展半徑與實(shí)驗(yàn)所得靜止鋪展半徑進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證球缺形理論模型的準(zhǔn)確性。進(jìn)而從理論上研究各個(gè)物性參數(shù)對(duì)液滴靜止后的平衡半徑的影響。
　　其次，研究了在水平壁面上振蕩的液滴。同樣將在水平壁面上振蕩的液滴建立為球缺幾何模型，通過對(duì)作用在振蕩的單液滴上的各個(gè)力進(jìn)行分析，并作出假設(shè)簡(jiǎn)化等，推導(dǎo)出振蕩狀態(tài)下的球缺形液滴關(guān)于各個(gè)物性參數(shù)之間的理論關(guān)系

3、式。并用四階龍格庫(kù)塔法進(jìn)行Fortran編程數(shù)值求解。使用ANSYS軟件里的FLUENT采用VOF模型對(duì)液滴撞擊壁面的振蕩過程進(jìn)行數(shù)值模擬，然后用數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)結(jié)果與理論推導(dǎo)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)理論模型的解與數(shù)值模擬結(jié)果誤差較大。進(jìn)一步對(duì)理論關(guān)系式中推導(dǎo)誤差較大的粘性力進(jìn)行了分析。
　　最后，本文對(duì)動(dòng)態(tài)接觸角進(jìn)行了研究。由于將水平的固體壁面上的液滴視為球缺幾何模型進(jìn)行理論推導(dǎo)時(shí)，假設(shè)了振蕩過程中接觸角是保持不變的（采用的本