液滴撞击不同润湿性球面动态特性的研究

发布时间：2023-06-04 22:04

　　液滴撞击过程广泛存在于自然界、工业设备和农业生产中,如海水淡化装置中喷淋液滴与水平管壁的碰撞、自然界中雨滴对地面和机翼的冲击、农药喷洒装置喷射出的药剂与农作物的碰撞过程等。液滴与壁面碰撞后的运动形态影响壁面与液滴间的质热交换,有十分重要的理论及工程实际意义。本文通过化学位错刻蚀和表面活性材料修饰的方法制备了接触角分别为70°、106°和133°的三种不同润湿性球面,利用高速摄像仪记录了液滴以不同的速度撞击到不同润湿性和曲率比球面上的动态特性,实验数据分析处理后发现当液滴的撞击速度和壁面曲率比相同时,随着壁面接触角的增加,液滴最大铺展系数减小,达到最大铺展所需的无量纲时间也相应的减小,液膜稳定时的铺展系数减小,达到稳定液膜铺展系数所需的无量纲时间变大,最大无量纲中心液膜高度变大。当壁面曲率比和润湿性一定时,随着撞击速度的增加,液滴最大铺展系数和达到最大铺展所需的无量纲时间均增加,达到稳定铺展系数所需的无量纲时间也增加,无量纲中心液膜高度震荡的频率减慢,第一次所达到的最大无量纲中心液膜高度减小。当壁面润湿性和撞击速度一定时,随着壁面曲率比的增加,液滴最大铺展系数增加,第一次所达到的最大无量...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 液滴正向撞击曲面的动态特性
        1.2.2 液滴斜向撞击壁面的动态特性
        1.2.3 卷吸气泡的研究
    1.3 本文研究内容
2 液滴撞击不同润湿性球面的实验系统
    2.1 不同润湿性球面的制备
        2.1.1 制备方法及原理
        2.1.2 材料及设备
        2.1.3 制备步骤及注意事项
    2.2 实验系统
    2.3 参数说明
    2.4 本章小结
3 实验结果的分析与讨论
    3.1 壁面润湿性的影响
    3.2 撞击速度的影响
    3.3 壁面曲率比的影响
    3.4 液滴反弹现象的观测
    3.5 本章小结
4 液滴撞击球面的数值模拟
    4.1 数学模型及验证
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 相界面追踪方法
        4.1.3 网格划分及无关性验证
        4.1.4 模型验证
    4.2 液滴低速撞击球面动态特性分析
        4.2.1 壁面润湿性的影响
        4.2.2 撞击角度的影响
    4.3 空气卷吸现象的研究
        4.3.1 气泡形成过程分析
        4.3.2 壁面润湿性的影响
        4.3.3 撞击角度的影响
    4.4 液滴撞击超疏水球面的破碎现象
        4.4.1 液滴破碎现象的原因分析
        4.4.2 We对液滴破碎的影响
        4.4.3 撞击角度对液滴破碎的影响
        4.4.4 运动状态转变的临界条件
    4.5 本章小结
结论
展望
参考文献
附录A 符号说明
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3831105