液体粘度及表面润湿性对液滴冲击动力学影响的研究

发布时间：2022-07-14 18:37

　　本文采用实验、理论和数值模拟相结合的方法研究了不同粘度液滴在不同润湿性表面上的冲击动力学。实验结果显示冲击现象与液滴的物理性质和表面的润湿性相关:在亲液表面上,液滴冲击表面后通常只有沉积现象;在疏液和超疏液表面上,实验观测到了气泡捕获、部分反弹和完全反弹等冲击现象。最大铺展系数是用于表征冲击结果的重要参数之一,研究表明其与液滴的冲击速度和液滴的粘度等因素有关,然而分析显示已有的理论模型不能很好地预测不同冲击条件下的最大铺展系数。通过能量分析,发现在最大铺展时对残余动能的忽略和液滴变形假设的不准确造成了对低粘度液滴最大铺展系数的高估,边界层理论的局限性导致了对高粘度液滴最大铺展系数的低估。液滴铺展时间同样受多个因素的综合影响,考虑液滴粘度和表面润湿性对液滴铺展的作用,修正了传统毛细-惯性特征时间,并获取了一个描述铺展时间的通用公式。液滴冲击表面后内部的残余动能使液滴继续振动,文中用阻尼振动理论分析了液滴冲击后的振动行为,通过简单的量纲分析,解释了液体粘度和表面润湿性对冲击后振动的影响。此外,通过数值模拟讨论了液滴冲击速度、表面润湿性和液滴粘度对液滴内部粘性耗散能、残余动能和有效表面能的影... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 表面和界面特性
    1.3 液滴冲击固体表面的研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 粘性液滴冲击固体表面铺展的研究
    2.1 实验材料和装置
    2.2 冲击实验现象
    2.3 铺展过程
    2.4 最大铺展系数
    2.5 铺展时间
    2.6 本章小结
第3章 液滴冲击固体表面后的振动分析
    3.1 振动现象
    3.2 振动分析
    3.3 本章小结
第4章 液滴冲击固体表面的数值模拟
    4.1 数值模拟方法
    4.2 数值模拟可靠性验证
    4.3 液滴冲击固体表面铺展过程内部能量变化
    4.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参加科研项目情况
攻读硕士学位期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]液滴撞击固体表面铺展特性的实验研究[J]. 毕菲菲,郭亚丽,沈胜强,陈觉先,李熠桥.  物理学报. 2012(18)



本文编号：3661664