液滴撞击弯曲壁面的动力学过程研究

发布时间：2021-09-02 16:56

　　液滴撞击固体壁面作为一种典型的自由表面流动问题,因其很强的质交换和热交换能力而被广泛应用在诸多领域中。国内外对液滴撞击水平及倾斜固体壁面进行了大量的研究,但对撞击弯曲壁面的动力学过程还知之甚少。正确认识液滴在曲面上的撞击、变形等现象,探索全面准确的液滴撞击曲面物理过程的描述方法和理论解释,发展准确的液滴微细现象测试技术和计算模型,对于发展液滴冲击条件下的液体流动理论、传质传热理论具有重要价值,也为研究先进工程技术提供更好的基础。利用高速摄像仪观测了蒸馏水、无水乙醇以及甘油液滴撞击水平、倾斜以及弯曲壁面的流动规律,系统的分析了液滴物性对撞击过程的影响,以及在不同撞击壁面上的影响。撞击平面和斜面时采用金属铝作为实验壁面。通过调节液滴下落高度,得到撞击速度对撞击过程的影响,而且在实验中测得无水乙醇液滴撞击水平壁面时发生飞溅的临界速度,观测蒸馏水液滴和无水乙醇液滴撞击水平壁面的俯视图,得到了表面张力在回缩阶段对过程的影响；撞击斜面时,随着撞击速度和倾斜角的增加,定性的分析不同液滴的前进铺展因子和后退铺展因子以及达到最大前进铺展因子和最大后退铺展因子的时间的变化规律；撞击弯曲壁面时,研究了在低速... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 问题提出与研究意义
    1.2 液滴碰撞问题的研究进展
        1.2.1 自由表面流动问题的提出
        1.2.2 自由表面流动问题的研究现状
    1.3 本文工作简介
2 液滴撞击固体平面和斜面的实验研究
    2.1 实验系统
        2.1.1 实验装置
        2.1.2 实验过程及操作步骤
    2.2 液滴撞击固体水平壁面的实验研究
        2.2.1 撞击平面的实验结果
        2.2.2 撞击速度的影响
        2.2.3 表面张力的影响
    2.3 液滴撞击倾斜壁面的实验研究
        2.3.1 撞击斜面的实验结果
        2.3.2 壁面倾斜角的影响
        2.3.3 撞击速度的影响
    2.4 本章小结
3 液滴撞击弯曲壁面的实验研究
    3.1 液滴撞击球体的实验研究
        3.1.1 撞击球体的实验结果
        3.1.2 球体直径的影响
        3.1.3 撞击速度的影响
    3.2 液滴撞击圆柱体的实验研究
        3.2.1 撞击圆柱体的实验结果
        3.2.2 圆柱体直径的影响
    3.3 本章小结
4 液滴撞击固体壁面的数值模拟
    4.1 格子Boltzmann方法
        4.1.1 格子Boltzmann方法及理论基础
        4.1.2 格子Boltzmann模型
        4.1.3 格子Boltzmann方法的边界处理
    4.2 多相多组分格子Boltzmann模型
        4.2.1 颜色LBE模型
        4.2.2 自由能模型
        4.2.3 伪势LBE模型
    4.3 液滴撞击水平壁面的动力学过程的模拟及分析
        4.3.1 初始条件和边界条件
        4.3.2 液滴在水平壁面上的流动状态分析
        4.3.3 壁面特性的影响
        4.3.4 液滴物性的影响
        4.3.5 撞击速度的影响
        4.3.6 撞击角的影响
    4.4 液滴撞击弯曲壁面的数值模拟
        4.4.1 液滴撞击弯曲壁面的模拟结果
        4.4.2 撞击速度对液膜形态的影响
        4.4.3 壁面特性对液膜形态的影响
        4.4.4 液滴物性对液膜形态的影响
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点摘要
    5.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同直径液滴撞击亲水壁面动态特性实验研究[J]. 杨宝海,朱恂,王宏,廖强,丁玉栋,陈蓉.  工程热物理学报. 2014(01)
[2]液滴在粗糙固体表面上的铺展特性[J]. 于程,张程宾,陈永平,施明恒.  工程热物理学报. 2014(01)
[3]喷雾液滴撞击大豆叶片表面研究[J]. 贾卫东,朱和平,董祥,薛飞.  农业机械学报. 2013(12)
[4]液滴撞击壁面铺展运动的数值模拟[J]. 宋云超,宁智,孙春华,吕明,阎凯,付娟.  燃烧科学与技术. 2013(06)
[5]基于格子Boltzmann方法的液滴沿固壁铺展动态过程模拟[J]. 刘邱祖,寇子明,韩振南,高贵军.  物理学报. 2013(23)
[6]液滴合并LB模拟及液滴弹跳的理论分析[J]. 彭本利,兰忠,徐威,温荣福,白涛,马学虎.  工程热物理学报. 2013(09)
[7]液滴与水平壁面碰撞力的数值研究[J]. 张彬,韩强,袁小芳,李景银.  西安交通大学学报. 2013(09)
[8]单液滴撞击受热枫桦木炭化表面的实验研究[J]. 蓝美娟,李媛,王喜世.  化工学报. 2013(08)
[9]液滴撞击固体球面行为特性的数值研究[J]. 汪焰恩,周金华,秦琰磊,李鹏林,杨明明,韩琴,王月波,魏生民.  振动与冲击. 2012(20)
[10]速度对液滴撞击超疏水壁面行为特性的影响[J]. 杨宝海,王宏,朱恂,丁玉栋,周劲.  化工学报. 2012(10)



本文编号：3379383