当前位置:主页 > 科技论文 > 力学论文 >

超声行波驱动的玻璃表面液滴运动数值模拟

发布时间:2018-06-01 02:34

  本文选题:超声行波 + 液滴 ; 参考:《北京航空航天大学学报》2017年05期


【摘要】:针对液滴铺展和移动的动力学行为在工业生产和微流控芯片等领域有着重要作用,提出了一种基于超声行波理论的弹性体平板驱动模型,利用压电陶瓷的逆压电效应在弹性体玻璃产生超声行波从而驱动液滴运动。借助多物理场软件COMSOL建立液滴模型,首先进行行波分析,验证了驱动液滴的可行性。在0~60 ms中,液滴在超声行波的驱动下进行收缩-铺展的正弦振荡运动。然后通过液滴内部流场结构分析发现,当液滴半径铺展到最大后开始收缩时,液滴与基底接触面处的速度首先发生变化,表明液滴内部速度场的变化对接触线是否发生移动有着重要作用。液滴内部流场存在一个类似于椭圆形的漩涡,说明液滴运动不是单纯由于收缩-铺展而引起的平动,而是滚动着朝前运动。最后分别探讨了液滴移动速度与驱动电压、驱动频率以及动力黏度的关系,结果表明液滴移动速度受动力黏度影响较为显著。
[Abstract]:As the dynamic behavior of droplet spreading and moving plays an important role in industrial production and microfluidic chip, an elastic plate driving model based on ultrasonic traveling wave theory is proposed. The inverse piezoelectric effect of piezoelectric ceramics is used to generate ultrasonic traveling waves in elastomer glass to drive droplet motion. The liquid droplet model is established with the help of multi-physical field software COMSOL. Firstly, the traveling wave analysis is carried out to verify the feasibility of driving the droplet. At 060 Ms, the droplets are driven by ultrasonic traveling waves to contract and spread the sinusoidal oscillations. Then, by analyzing the flow field structure of the droplet, it is found that the velocity at the interface between the droplet and the substrate changes at first when the radius of the droplet reaches the maximum and begins to shrink. It is shown that the variation of the velocity field of the droplet plays an important role in the movement of the contact line. There is an elliptical vortex in the droplet flow field which indicates that the droplet motion is not only caused by contraction and spread but rolling forward. Finally, the relationship between droplet moving speed and driving voltage, driving frequency and dynamic viscosity is discussed. The results show that the droplet velocity is affected by dynamic viscosity.
【作者单位】: 华南理工大学机械与汽车工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(51275175) 广东省自然科学基金(2014A030313254)~~
【分类号】:O35

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘志鹏;徐进良;;T型微流控芯片中的液滴形成[J];微纳电子技术;2007年03期

2 崔洁;陈雪莉;王辅臣;龚欣;;撞击液滴形成的液膜边缘特性[J];华东理工大学学报(自然科学版);2009年06期

3 熊燃华;许明;李耀发;杨基明;罗喜胜;于勇波;赵铁柱;;液-液两相介质中液滴在冲击作用下的演变过程[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2010年06期

4 张谨奕;薄涵亮;孙玉良;王大中;;三维空间液滴运动模型[J];清华大学学报(自然科学版);2013年01期

5 李大鸣;王志超;白玲;王笑;;液滴撞击孔口附近壁面运动过程的模拟研究[J];物理学报;2013年19期

6 E.Blaβ ,李素琴;气泡和液滴的生成和并合[J];力学进展;1990年04期

7 郑哲敏;液滴与液面碰撞时发生环形穿人的条件[J];力学学报;1990年03期

8 宋云超;宁智;孙春华;吕明;阎凯;付娟;;液滴撞击湿润壁面的运动形态及飞溅运动机制[J];力学学报;2013年06期

9 蔡斌,李磊,王照林;液滴在气流中破碎的数值分析[J];工程热物理学报;2003年04期

10 林志勇,彭晓峰,王晓东;固体表面液滴在吹风作用下的振荡特性[J];热科学与技术;2005年01期

相关会议论文 前10条

1 左子文;王军锋;霍元平;谢立宇;胡维维;;气流中荷电液滴演化的数值模拟[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

2 贺丽萍;夏振炎;;低流量微管末端液滴形成及破碎的研究[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年

3 熊燃华;许明;李耀发;杨基明;罗喜胜;于勇波;赵铁柱;;液-液两相介质中液滴在冲击作用下演变模式[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集(下册)[C];2010年

4 刘华敏;刘赵淼;;液滴形成与下落过程分析[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年

5 郑哲敏;;液滴与液面碰撞时发生环形穿入的条件[A];郑哲敏文集[C];2004年

6 吕存景;;微尺度下的液滴黏附力学[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年

7 陈雪;朱志强;刘秋生;;固体表面液滴热毛细迁移的实验研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

8 郭加宏;胡雷;戴世强;;液滴冲击固体表面液膜的实验和数值研究[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年

9 武作兵;;液滴热毛细迁移研究进展[A];第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会并周培源诞辰110周年纪念大会文集(上册)[C];2012年

10 范国军;申峰;刘赵淼;;单个液滴碰撞水平流动液膜的特性的实验研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

相关博士学位论文 前10条

1 刘栋;液滴碰撞及其融合过程的数值模拟研究[D];清华大学;2013年

2 王志超;基于SPH-DEM耦合方法的液滴冲击散粒体运动机理研究[D];天津大学;2015年

3 霍元平;荷电液滴破碎机理及电流体动力学特性研究[D];江苏大学;2015年

4 王兵兵;电场下液滴界面输运与传热特性的分子动力学研究[D];华北电力大学(北京);2016年

5 严启凡;流动聚焦液滴生成技术研究[D];中国科学技术大学;2016年

6 马理强;介观尺度液滴动力学特性的光滑粒子动力学模拟[D];中北大学;2013年

7 毕菲菲;液滴撞击弯曲壁面的动力学过程研究[D];大连理工大学;2015年

8 陈彬剑;T型微通道内液滴及气泡生成机理的研究[D];山东大学;2011年

9 梁刚涛;液滴撞击液膜的动力学特性研究[D];大连理工大学;2014年

10 李振;微流控芯片中液滴操控的耗散粒子动力学模拟[D];上海大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 崔艳艳;液滴撞击倾斜壁面动力学过程研究[D];大连理工大学;2010年

2 李德伟;液滴碰壁铺展与振荡的研究[D];大连理工大学;2015年

3 杨保才;分离压作用下的非平整壁面上活性剂液滴铺展特性[D];华北电力大学;2015年

4 卢珍萍;固体表面上液滴外观形貌的研究[D];北京理工大学;2016年

5 苏倩;组合喷嘴雾化流场的研究[D];福州大学;2013年

6 赵玉;液滴撞击倾斜粗糙壁面的格子Boltzmann动力学研究[D];华中科技大学;2014年

7 肖丛杰;蒸发液滴三相接触线附近流动特性的可视化研究[D];华北电力大学(北京);2016年

8 张雨树;液滴二次雾化破碎模式数值模拟[D];上海交通大学;2015年

9 王潇潇;单液滴撞击水平壁面的动态特性研究[D];大连理工大学;2016年

10 乔磊;液滴撞击壁面过程的实验研究与数值模拟[D];大连理工大学;2016年



本文编号:1962526

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/1962526.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户3a328***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com