【摘要】：本文對不同直徑液滴組合在超疏水平面上的碰撞進行數(shù)值模擬,以研究超疏水壁面上豎直方向液滴碰撞的動態(tài)過程,重點研究液滴碰撞過程中是否彈跳,以及各無量綱參數(shù)對于液滴碰撞過程造成的影響,包括彈跳接觸時間、鋪展直徑和恢復系數(shù)。針對以上問題,本文采用VOF方法,并通過無量綱化,將不同工況的影響合成三個主要無量綱參數(shù):Re數(shù)、We數(shù)、Oh數(shù),不同液滴之間的直徑比用ai表示,通過對比不同無量綱參數(shù)下的動態(tài)過程,我們可以研究重力、粘性力和表面張力對于液滴碰撞彈跳過程的影響。結果表明:在給定工況內,大液滴碰撞小液滴(ai≤1)大部分工況可以彈跳,彈跳的工況分為三種情況:a.We數(shù)較小,碰撞初期“液橋”現(xiàn)象較為明顯;b.We數(shù)和Re數(shù)均較大,“液橋”現(xiàn)象不明顯,液滴被拍扁拍碎;c.We數(shù)較大,Re數(shù)相對于b類要小一些,“液橋”現(xiàn)象不明顯,液滴被拍扁但不發(fā)生破碎。不反彈的工況集中在兩部分:d.Oh特別小的工況部分,液滴受到重力影響過大而無法彈起和e.Oh數(shù)特別大的工況部分,液滴由于粘性力影響很大,粘性損耗過大而無法彈起。而小液滴碰撞大液滴(ai1)的工況,碰撞模式會發(fā)生一定變化,液滴先是通過接觸融合產(chǎn)生波動傳遞,帶動融合液滴與壁面發(fā)生碰撞進而反彈,無法彈起的工況會隨著ai的增大而大幅增加,除了由于重力因素和粘性因素無法彈起的原因,當We數(shù)較小時,液滴碰撞也會因為產(chǎn)生的形變較小,其波動傳遞較弱,使得最終液滴與壁面碰撞后的反彈無法帶動液滴進行彈跳。We數(shù)對于液滴碰撞過程產(chǎn)生主要的影響,最大鋪展直徑和接觸時間隨著We數(shù)的增大而增大,最大鋪展直徑大約與We的0.2次方成正比,接觸時間大約與We的0.5次方成正比,We數(shù)前面的擬合系數(shù)會隨著ai的增大而增大。而Re數(shù)對于液滴碰撞也會產(chǎn)生一定的影響。碰撞融合之后的恢復系數(shù)大小主要受形變程度,粘性損耗與重力因素三方面的影響。
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O359
【圖文】：

究背景逡逑滴碰撞是一個非常復雜的包含多重時間尺度、空間尺度的多相流問題，是問題的基礎，由于早期研宄液滴碰撞的學科大多出于氣象學，比如雨滴降、雪的形成過程Ｗｉ，因此早期關于液滴碰撞的實驗主要以水滴為研宄對象［５＿６１；逡逑的液滴一般在空中發(fā)生碰撞，兩不同直徑的液滴通過多角度碰撞之后，不僅逡逑液滴融合現(xiàn)象，碰撞之后反彈現(xiàn)象也會出現(xiàn)。對于這一現(xiàn)象，通過研宄可知，逡逑某些特定工況下碰撞相互彈開的原因在于兩液滴碰撞時交界面存在空氣開，而由于空氣層的存在，將兩液滴隔開，因而無法聚合并反彈。而類似、噴霧冷卻等現(xiàn)象則與很多工業(yè)、農(nóng)業(yè)應用技術密切相關。逡逑壁面超疏水特性，指的是由于表面對水的潤濕性特別差而引起的疏水特性，逡逑液滴與表面的接觸角作為標準進行衡Ｍ，超疏水性壁面具有較高的接觸角逡逑。）和較低的接觸角滯后（＜５°），表現(xiàn)出極強的防水性，「丨然界中的超疏水現(xiàn)象由逡逑殊的潤濕性和功能受到廣泛的研宄勹關注，而［＇丨然界中的超疏水表面在于一逡逑的葉子、昆蟲的翅膀、鳥類的羽毛和動物的皮毛之屮都Q囂逑鄭綹筘玻誨義

本文編號：2787467