超疏水表面由于其自身具備較低的表面能因而被應(yīng)用于自清潔領(lǐng)域,而其中部分表面為規(guī)則結(jié)構(gòu).為探究顆粒在規(guī)則超疏水表面上的沉積與黏附情況,本研究采用LBM-DPM對(duì)顆粒沉降與碰撞過(guò)程進(jìn)行計(jì)算與研究。針對(duì)顆粒與壁面的碰撞過(guò)程,采用JKR模型對(duì)顆粒在碰撞過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析.結(jié)果顯示顆粒的粒徑、彈性模量、壁面表面能等對(duì)于顆粒碰撞過(guò)程運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化有著很大影響. 

【文章來(lái)源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2020,41(10)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖５中可以看出，對(duì)于粒徑較大的顆粒??而言，其反彈的速度較之小顆粒更大，因?yàn)槠浞磸??高度越高，越難以黏附在固體表面

顆粒沉積與否。利用實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬??相結(jié)合的方式，揭示顆粒與超疏水表面碰撞的機(jī)理，??旨在減少灰塵沉積、防止壁面污染，為自清潔領(lǐng)域??的相關(guān)研究提供一定指導(dǎo)與參考。??１材料制備??在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首先制備出具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的超??疏水表面．采用激光雕刻機(jī)對(duì)普通玻璃表面進(jìn)行雕??刻，從而使得表面形成一定的規(guī)則間隙結(jié)構(gòu)。隨后，??將低表面能溶液（硅溶膠）均勻涂抹于已雕刻的表面??上，在室溫下晾干即可得到規(guī)則結(jié)構(gòu)的超疏水表面。??撞過(guò)程中的沉積和反彈問(wèn)題。在研究問(wèn)題中，模擬??工況如圖１所示，顆粒隨氣流以某一初始速度進(jìn)入??系統(tǒng)中，隨后在空氣拖曳力以及重力作用下運(yùn)動(dòng)狀??態(tài)發(fā)生改變，與下方的規(guī)則超疏水表面碰撞，利用顆??粒的位置判斷出顆粒能否沉積在超疏水表面上。通??過(guò)改變顆粒自身參數(shù)如粒徑、彈性模量等以及改變??下方壁面的表面能，判斷顆粒的反彈與黏附條件，并??就顆粒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的碰撞次數(shù)進(jìn)行研究。在運(yùn)動(dòng)??過(guò)程中顆粒自身的速度、位置也將被揭示。??圖１模擬工況示意圖??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ?ｃａｓｅ??２．２模擬方法??在氣固兩相流數(shù)值模擬中，選擇計(jì)算方法為格??子波爾茨曼法。格子波爾茨曼法是一種常見(jiàn)的用于??計(jì)算介觀尺度流體流動(dòng)的數(shù)值模擬方法，由于其物??理意義清晰，邊界處理簡(jiǎn)單，天然的并行性等優(yōu)點(diǎn)，??因而具有良好的應(yīng)用前景。在格子波爾茨曼方法中，??流體的運(yùn)動(dòng)由一組粒子分布函數(shù)來(lái)表示，密度分布??函數(shù)的演化方程定義：??ｆｉ（ｘ?＋?ｅｉｄｔ，ｔ?＋?Ｓｔ）?－?ｆｉ（ｘ，ｔ）＝??￣－［ｆｉ（ｘ，ｔ）?－?ｆｆｑ｛ｘ，ｔ）］??Ｔ?

?１２０?１４０??ｔ／ｍｓ??（ｂ）彈性模量＝５０?ＭＰａ，高度變化??０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０??／／ｍｓ??（ｂ）粒杼＝２００?ｕｍ．?dāng)摱茸兓??￡?０．００??－０．０５??－０．１０??０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０??／／ｍｓ??（ａ）彈性模量＝５０?ＭＰａ，速度變化??０．８??０．７??０．０５??－０．１０??０?５?１０?１５?２０?２５??／／ｍｓ??（ｃｉ）表而能＝１．０?Ｊ／ｍ２，速度變化??圖４不同表而能下顆粒運(yùn)動(dòng)的高度與豎直方向速度??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｈｅｉｇｈｔ?ａｎｄ?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｓｕｒｆａｃｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｄｕｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??０．３??０．２??０?２０?４０?６０?８０?１００??ｔ／ｍｓ??（ｄ）粒徑＝?３００?ｐｍ，髙度變化??丨冬１?５不同粒徑下顆粒運(yùn)動(dòng)的高度與豎直方向速度??Ｆｉｇ．?５?Ｔｈｅ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｈｅｉｇｈｔ?ａｎｄ?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｄｉａｍｅｔｅｒｓ?ｄｕｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??０?５?０??１?ｏ?ｏ．??０．０．０．??（ｓ／ｕｏ／４??０?５?０??．１．０．０??０．０．０．??（ｓ／ｓ？??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]太陽(yáng)能電池板表面自清潔技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 范迪飛,董兵海,王世敏,趙麗,萬(wàn)麗,許祖勛,吳亞丹.  材料導(dǎo)報(bào). 2015(19)



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