多元工质液滴蒸发的内部流动和沉积特性实验研究

发布时间：2022-02-19 18:13

　　蒸发是自然界与人类社会中的普遍的物理现象。固着液滴的蒸发作为认识蒸发过程机理的基础,已进行了广泛的研究。液滴内部尤其是薄液膜区的传热传质是非稳态、多物理场耦合的介尺度问题,目前尚无理论全面揭示其机理。液滴蒸发与内部流动的影响因素有很多,主要包括基底的表面特性,内部所含纳米颗粒的种类及特性,环境温度、湿度及压力,外加电场、磁场、声场,液滴工质种类等。使用自润湿流体作为强化热管传热传质的一种方法已得到了许多研究,但自润湿流体对于液滴蒸发影响的研究较少。由于传统观测方法受限条件较多,目前缺少有关液滴蒸发尤其是介尺度的薄液膜区传热传质可视化研究。本实验以倒置全内反射荧光显微镜为基础搭建微尺度测量实验台,采用隐矢波和普通激光作为体照明光源,从液滴底部观测内部传热传质。使用MATLAB作为实验数据处理工具,以MnPIV技术为基础,采用合理的分层与分区,得到了液滴近三相接触线区域的近壁面平均速度和液膜的时空演变。实验以去离子水、低碳醇溶液、高碳醇溶液为实验工质,分别代表传统工质流体与自润湿流体。首先研究了荧光颗粒的浓度与直径对实验的影响,实验结果表明颗粒直径与浓度影响着液滴的蒸发模式,接触线解附时间... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 液滴的形貌
        1.2.2 液滴的蒸发速率
        1.2.3 液滴的内部流动
        1.2.4 影响液滴蒸发的因素
        1.2.5 自润湿流体
    1.3 主要研究内容
第2章 实验方法简介
    2.1 实验装置介绍
    2.2 隐矢波的基本原理
    2.3 实验操作
        2.3.1 实验前处理
        2.3.2 实验步骤
    2.4 分区介绍及实验测量误差
    2.5 本章小结
第3章 颗粒直径与浓度对实验的影响
    3.1 颗粒直径与浓度对蒸发模式的影响
    3.2 颗粒直径与浓度对近壁面流速的影响
    3.3 颗粒浓度对于液膜时空演变的影响
    3.4 本章小结
第4章 多元工质液滴蒸发实验研究
    4.1 实验准备
        4.1.1 盖玻片表面处理
        4.1.2 实验工质的制备
        4.1.3 EMCCD设置
    4.2 实验步骤
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 多元工质液滴初始接触角
        4.3.2 多元工质液滴内部流动
        4.3.3 多元工质液滴薄液膜区液膜时空演变
    4.4 本章小结
第5章 温度对多元工质液滴蒸发的影响
    5.1 实验准备
    5.2 实验步骤
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 温度对液滴内部流动的影响
        5.3.2 温度对液滴液膜时空演变的影响
        5.3.3 温度对液滴接触线能量势垒的影响
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文的主要内容
    6.2 主要结果及分析
    6.3 论文主要创新点
    6.4 未来工作的展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]喷墨打印中“咖啡环”效应的调控及应用[J]. 孙加振,邝旻翾,宋延林.  化学进展. 2015(08)
[2]用激光拉曼光谱研究乙醇对水分子氢键的影响[J]. 吴斌,陈坤峰,王恒飞,应承平,史学舜,刘红元,骆晓森.  红外与激光工程. 2013(11)
[3]粒子图像测速技术互相关算法研究进展[J]. 张伟,葛耀君,杨詠昕.  力学进展. 2007(03)
[4]加热板上蒸发液滴动态特性的实验[J]. 王晓东,陆规,彭晓峰,张欣欣,王补宣.  航空动力学报. 2006(06)

博士论文
[1]表面特性对冷壁面结霜过程影响的研究[D]. 黄玲艳.北京工业大学 2011

硕士论文
[1]蒸发液滴三相接触线附近流动特性的可视化研究[D]. 肖丛杰.华北电力大学(北京) 2016
[2]含荧光颗粒液滴的内部流动特性及最终沉积图案[D]. 孙卓.华北电力大学(北京) 2016
[3]三相界面附近蒸发薄液膜区耦合传热的数值研究[D]. 郑祯晨.华北电力大学(北京) 2016
[4]自润湿流体/自润湿纳米流体热物性的实验研究[D]. 王珏.华北电力大学 2014



本文编号：3633379