不同尺寸液滴组合在超疏水壁面竖直碰撞的数值模拟
发布时间：2020-08-09 19:38
【摘要】：本文对不同直径液滴组合在超疏水平面上的碰撞进行数值模拟,以研究超疏水壁面上竖直方向液滴碰撞的动态过程,重点研究液滴碰撞过程中是否弹跳,以及各无量纲参数对于液滴碰撞过程造成的影响,包括弹跳接触时间、铺展直径和恢复系数。针对以上问题,本文采用VOF方法,并通过无量纲化,将不同工况的影响合成三个主要无量纲参数:Re数、We数、Oh数,不同液滴之间的直径比用ai表示,通过对比不同无量纲参数下的动态过程,我们可以研究重力、粘性力和表面张力对于液滴碰撞弹跳过程的影响。结果表明:在给定工况内,大液滴碰撞小液滴(ai≤1)大部分工况可以弹跳,弹跳的工况分为三种情况:a.We数较小,碰撞初期“液桥”现象较为明显;b.We数和Re数均较大,“液桥”现象不明显,液滴被拍扁拍碎;c.We数较大,Re数相对于b类要小一些,“液桥”现象不明显,液滴被拍扁但不发生破碎。不反弹的工况集中在两部分:d.Oh特别小的工况部分,液滴受到重力影响过大而无法弹起和e.Oh数特别大的工况部分,液滴由于粘性力影响很大,粘性损耗过大而无法弹起。而小液滴碰撞大液滴(ai1)的工况,碰撞模式会发生一定变化,液滴先是通过接触融合产生波动传递,带动融合液滴与壁面发生碰撞进而反弹,无法弹起的工况会随着ai的增大而大幅增加,除了由于重力因素和粘性因素无法弹起的原因,当We数较小时,液滴碰撞也会因为产生的形变较小,其波动传递较弱,使得最终液滴与壁面碰撞后的反弹无法带动液滴进行弹跳。We数对于液滴碰撞过程产生主要的影响,最大铺展直径和接触时间随着We数的增大而增大,最大铺展直径大约与We的0.2次方成正比,接触时间大约与We的0.5次方成正比,We数前面的拟合系数会随着ai的增大而增大。而Re数对于液滴碰撞也会产生一定的影响。碰撞融合之后的恢复系数大小主要受形变程度,粘性损耗与重力因素三方面的影响。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O359
【图文】：
究背景逡逑滴碰撞是一个非常复杂的包含多重时间尺度、空间尺度的多相流问题，是问题的基础，由于早期研宄液滴碰撞的学科大多出于气象学，比如雨滴降、雪的形成过程Ｗｉ，因此早期关于液滴碰撞的实验主要以水滴为研宄对象［５＿６１；逡逑的液滴一般在空中发生碰撞，两不同直径的液滴通过多角度碰撞之后，不仅逡逑液滴融合现象，碰撞之后反弹现象也会出现。对于这一现象，通过研宄可知，逡逑某些特定工况下碰撞相互弹开的原因在于两液滴碰撞时交界面存在空气开，而由于空气层的存在，将两液滴隔开，因而无法聚合并反弹。而类似、喷雾冷却等现象则与很多工业、农业应用技术密切相关。逡逑壁面超疏水特性，指的是由于表面对水的润湿性特别差而引起的疏水特性，逡逑液滴与表面的接触角作为标准进行衡Ｍ，超疏水性壁面具有较高的接触角逡逑。）和较低的接触角滞后（＜５°），表现出极强的防水性，「丨然界中的超疏水现象由逡逑殊的润湿性和功能受到广泛的研宄勹关注，而［＇丨然界中的超疏水表面在于一逡逑的叶子、昆虫的翅膀、鸟类的羽毛和动物的皮毛之屮都Q囂逑郑绺筘玻诲义
本文编号：2787467
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O359
【图文】：
究背景逡逑滴碰撞是一个非常复杂的包含多重时间尺度、空间尺度的多相流问题，是问题的基础，由于早期研宄液滴碰撞的学科大多出于气象学，比如雨滴降、雪的形成过程Ｗｉ，因此早期关于液滴碰撞的实验主要以水滴为研宄对象［５＿６１；逡逑的液滴一般在空中发生碰撞，两不同直径的液滴通过多角度碰撞之后，不仅逡逑液滴融合现象，碰撞之后反弹现象也会出现。对于这一现象，通过研宄可知，逡逑某些特定工况下碰撞相互弹开的原因在于两液滴碰撞时交界面存在空气开，而由于空气层的存在，将两液滴隔开，因而无法聚合并反弹。而类似、喷雾冷却等现象则与很多工业、农业应用技术密切相关。逡逑壁面超疏水特性，指的是由于表面对水的润湿性特别差而引起的疏水特性，逡逑液滴与表面的接触角作为标准进行衡Ｍ，超疏水性壁面具有较高的接触角逡逑。）和较低的接触角滞后（＜５°），表现出极强的防水性，「丨然界中的超疏水现象由逡逑殊的润湿性和功能受到广泛的研宄勹关注，而［＇丨然界中的超疏水表面在于一逡逑的叶子、昆虫的翅膀、鸟类的羽毛和动物的皮毛之屮都Q囂逑郑绺筘玻诲义
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