液滴撞擊不同潤濕性球面動(dòng)態(tài)特性的研究.pdf

1、液滴撞擊過程廣泛存在于自然界、工業(yè)設(shè)備和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如海水淡化裝置中噴淋液滴與水平管壁的碰撞、自然界中雨滴對地面和機(jī)翼的沖擊、農(nóng)藥噴灑裝置噴射出的藥劑與農(nóng)作物的碰撞過程等。液滴與壁面碰撞后的運(yùn)動(dòng)形態(tài)影響壁面與液滴間的質(zhì)熱交換，有十分重要的理論及工程實(shí)際意義。
　　本文通過化學(xué)位錯(cuò)刻蝕和表面活性材料修飾的方法制備了接觸角分別為70°、106°和133°的三種不同潤濕性球面，利用高速攝像儀記錄了液滴以不同的速度撞擊到不同潤濕性和曲率比

2、球面上的動(dòng)態(tài)特性，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理后發(fā)現(xiàn)當(dāng)液滴的撞擊速度和壁面曲率比相同時(shí)，隨著壁面接觸角的增加，液滴最大鋪展系數(shù)減小，達(dá)到最大鋪展所需的無量綱時(shí)間也相應(yīng)的減小，液膜穩(wěn)定時(shí)的鋪展系數(shù)減小，達(dá)到穩(wěn)定液膜鋪展系數(shù)所需的無量綱時(shí)間變大，最大無量綱中心液膜高度變大。當(dāng)壁面曲率比和潤濕性一定時(shí)，隨著撞擊速度的增加，液滴最大鋪展系數(shù)和達(dá)到最大鋪展所需的無量綱時(shí)間均增加，達(dá)到穩(wěn)定鋪展系數(shù)所需的無量綱時(shí)間也增加，無量綱中心液膜高度震蕩的頻率減慢，第一次

3、所達(dá)到的最大無量綱中心液膜高度減小。當(dāng)壁面潤濕性和撞擊速度一定時(shí)，隨著壁面曲率比的增加，液滴最大鋪展系數(shù)增加，第一次所達(dá)到的最大無量綱中心液膜高度減小。
　　本文采用 CLSVOF方法，數(shù)值模擬了液滴斜向撞擊不同潤濕性球面的動(dòng)態(tài)特性，并對空氣卷吸現(xiàn)象以及液滴撞擊超疏水性球面時(shí)的破碎現(xiàn)象進(jìn)行了一定研究，結(jié)果表明在不同潤濕性球面上(30°、70°、106°、133°和160°)，隨著壁面接觸角的增加，液滴鋪展速率和最大鋪展系數(shù)均減小，

4、達(dá)到最大鋪展所需的無量綱時(shí)間也相應(yīng)的減小，液膜的回縮程度增加，最大無量綱中心液膜高度越大，波動(dòng)幅度也越大；在不同撞擊角度下(0°、15°、30°、45°和60°)，液滴均發(fā)生了鋪展、回縮和反彈。隨著撞擊角度的增加，液滴最大鋪展系數(shù)減小，達(dá)到最大鋪展所需的無量綱時(shí)間基本相同。隨著壁面接觸角的增加，最大氣膜高度減小，達(dá)到最大氣膜所需的時(shí)間增加，而液膜斷裂前卷吸最大氣泡直徑和高度隨著壁面接觸角的變化波動(dòng)較小，斷裂后卷吸最大氣泡的直徑和高度波動(dòng)