液滴撞击细纤维的研究进展

发布时间：2022-01-13 08:26

　　液滴撞击细纤维现象在空气过滤、淡水收集及纤维涂层等工程领域很常见,研究该过程的动力学行为及捕集机理,对提高纤维过滤器效率、优化捕获液滴数量具有重要意义。简要分析了液滴碰撞动力学;综述了国内外学者对液滴撞击细纤维动力学过程进行的可视化及数值研究,讨论了撞击速度与丝径、偏心距和纤维表面温度、纤维弹性等参数对碰撞后流动状态及液膜厚度的影响,以及液滴在细纤维上的形状和临界体积等问题。结合电场作用下液滴的动力学特性,耦合电场和重力场是未来研究液滴碰撞动力学的重要方向。 

【文章来源】：热能动力工程. 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

液滴撞击细纤维的3种结果

中心撞击与偏心撞击的比较

关于液滴撞击复杂结构的研究主要集中在环境温度下的液滴动力学问题上。但在工程上经常可以观察到在高温下液滴对高曲率结构的跌落冲击,了解其传热机理的动力学特性将促进现有的热应用,并为潜在的发展提供指导。Lee等人[22]对焦耳加热镍铬丝进行了跌落冲击实验,报告了液滴对加热金属丝的碰撞动力学,观察记录了3种模式(随温度升高,冲击方式分别为尾部、飞溅和跳跃)的转变(见图3)。通过理论分析建立的3种不同模式之间过渡的基本物理模型表明,液滴的直径和冲击速度是决定跳跃模式阈值温度的关键因素,而成核沸腾温度和韦伯数等液体性质是影响飞溅模式发生的决定性因素。Rajesh等人[23]实验研究了单液滴撞击到凹凸轮廓的过热圆柱形表面的动力学行为。结果发现,凹凸表面上的液滴形貌和扩展特性与平面完全不同。冲击韦伯数对液滴的最大扩散因子和停留时间有显著影响,而表面过热度对液滴的停留时间影响较小。此外,动量的不对称分布使凸面和凹面的接触时间分别减少了16%和24%,流体在方位角方向的优先延伸会使液滴在凸面上扩展的更大。孙炎俊等人[24]对液滴碰撞高温曲面也进行了可视化研究,探讨了曲面结构对液滴碰撞沸腾现象的影响,分析了表面温度及曲面直径对液滴铺展特性的影响。结果发现,液滴在凹面上动态Leidenfrost温度更低;当表面温度较低时液滴最大铺展直径更大;凸面上液滴铺展比相对更小而凹面上铺展更大。范瑶等人[25]通过对比液滴撞击常温及过冷弯曲壁面过程中的液滴动力学行为的差异,得到了壁面曲率及过冷度对液滴铺展行为的影响规律。结果发现,随着圆柱体曲率的增加,周向上液膜铺展更好而轴向上更差;随着表面过冷度的增加,液滴的铺展更差且振荡驰豫时间更短,表层液膜结冰速率加快。然而,低温壁面上液滴的铺展要好于常温壁面上液滴的铺展。

【参考文献】：
期刊论文
[1]液滴碰撞不同尺寸固壁铺展特性研究[J]. 秦缘,王关晴,黄雪峰,徐江荣.  杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]液滴撞击高温曲面动力学特性试验研究[J]. 孙炎俊,赵丹阳.  表面工程与再制造. 2018(02)
[3]液滴撞击丝网渗漏影响因素及临界准则[J]. 何孝天,谢剑,程愉,刘琪,徐进良.  化工学报. 2016(12)
[4]丝网表面液滴撞击行为及气液分离器设计优化[J]. 谢剑,何孝天,程愉,刘琪,徐进良.  工程热物理学报. 2016(06)
[5]壁面曲率及过冷度对液滴铺展特性的影响[J]. 范瑶,王宏,朱恂,黄格永,丁玉栋,廖强.  化工学报. 2016(07)
[6]高温气流中丝网除水特性数值研究[J]. 郭朝有,贺国,王小川,李雁飞.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2014(05)
[7]微液滴在仿蛛丝结构TiO2纤维表面的定向运动与粘附[J]. 王莉,赵勇,江雷.  无机化学学报. 2014(01)



本文编号：3586072