液滴撞击不同固体表面动力学特性及热毛细迁移研究

发布时间：2022-12-11 12:43

　　液滴撞击固体表面及其热毛细迁移过程普遍存在于自然界和工业生产中,其强烈的热质交换能力使其在材料、化工、机械和能源等领域有着广泛的应用。掌握工艺参数对撞击过程的影响规律,分析不同表面影响液滴振荡与飞溅的因素,系统、深入地研究异质液滴的热毛细迁移过程,对相关工业设备的设计与解决实际工作中的问题有着很重要的意义。本文针对液滴撞击固体表面时动力学行为的不同影响因素,利用高速摄像技术捕捉了七种物性不同的液滴以不同速度和体积撞击不同粗糙度和温度壁面后的振荡过程与飞溅形态;石蜡油与去离子水按多种比例混合形成异质液滴,放置在金属基板表面,在外加不均匀温度场作用下进行热毛细迁移,研究了此过程中的理论模型和实验现象;根据“倾斜板法”测试了不同工质液滴接触角滞后的特点,进行多组实验研究接触角滞后性与表面粗糙度的关系。具体的研究内容与主要结论如下:首先,建立物理模型并推导最大铺展因数的理论值关联式,对比理论分析与实验结果,探究了液滴粘度、表面张力、撞击速度、体积、壁面粗糙度和温度对液滴撞击壁面后运动特性的影响。结果表明:表面张力越大的流体发生回弹和振荡现象越明显,粘性力限制了液滴的铺展。撞击速度越大,同一时刻... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内研究现状
    1.3 国外研究现状
    1.4 本文主要研究内容与创新点
    1.5 课题来源
第2章 粘性液滴撞击粗糙固体表面实验研究
    2.1 实验装置及方法
    2.2 物理模型及液滴几何特征
    2.3 实验结果与分析
        2.3.1 液滴物性对振荡过程的影响
        2.3.2 液滴运动特征受撞击速度的影响
        2.3.3 液滴粘度与体积对铺展因数的影响
        2.3.4 基板表面粗糙度和温度对润湿性的影响
        2.3.5 壁面粗糙度对液滴铺展形态的影响
        2.3.6 基板表面温度对液滴动态特性的影响
    2.4 本章小结
第3章 单向温度梯度下异质液滴的热毛细迁移
    3.1实验
    3.2 理论模型和液滴几何特征
        3.2.1 理论模型分析及迁移速度预测
        3.2.2 迁移液滴形态变化
        3.2.3 接触角变化
    3.3 液滴粘度和迁移速度的影响因素分析
        3.3.1 含水率及温度对油水混合物粘度的影响
        3.3.2 含水率和温度梯度对液滴迁移速度的影响
        3.3.3 Marangoni数对液滴迁移速度的影响
    3.4 本章小结
第4章 粗糙表面上液滴接触角滞后现象研究
    4.1 接触角滞后的定义和形成原因
    4.2 接触角滞后的测量方法
    4.3 基板表面粗糙度和液滴表面张力对接触角滞后的影响
    4.4 液滴在倾斜亲水和疏水基板表面上的运动状态分析
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]单向温度梯度下异质液滴的热毛细迁移[J]. 钟源,杜海存,张莹,彭慧颖.  过程工程学报. 2018(04)
[2]多液滴热毛细迁移的研究[J]. 张朔婷,胡良,段俐,康琦.  力学学报. 2014(05)
[3]Thermocapillary migration and interaction of two nondeformable drops[J]. 尹兆华,常磊,胡文瑞,高鹏.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2011(07)
[4]三相流动条件下的油水混合物粘度[J]. 刘德生,宫敬,吴海浩,管志伟.  油气储运. 2011(02)
[5]基于温度梯度驱动的液滴传输行为研究[J]. 高安然,李铁,刘翔,焦继伟,王跃林.  测试技术学报. 2010(05)
[6]油水混合物的转相及转相前后的粘度计算[J]. 张昌艳.  科技创新导报. 2010(01)
[7]可持续制造业中汽车表面涂层自动化生产的多尺度表征(英文)[J]. Cristina Piluso.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008(03)
[8]液滴热毛细迁移问题的研究进展[J]. 高鹏,尹兆华,胡文瑞.  力学进展. 2008(03)
[9]大Marangoni数下液滴热毛细迁移的数值研究[J]. 高鹏,尹兆华,胡文瑞.  中国科学（E辑:技术科学）. 2007(09)
[10]双液滴热毛细迁移的实验研究[J]. 黄聪,胡良,康琦.  力学学报. 2005(02)



本文编号：3718800