液滴撞擊壁面過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf

1、液滴撞擊固體壁面的現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中廣泛存在。例如:噴淋冷卻，燃油霧化，海水淡化，噴墨打印等。研究液滴撞擊壁面的過(guò)程對(duì)于理論的完善的實(shí)際的工程問(wèn)題都有著深刻的意義。同時(shí)液滴碰撞壁面及振蕩過(guò)程也是多相流領(lǐng)域重要的研究?jī)?nèi)容。
　　建立液滴撞擊固體壁面的靜態(tài)鋪展力學(xué)模型，是進(jìn)一步研究液滴碰撞固體壁面振蕩過(guò)程的重要基礎(chǔ)。本文對(duì)液滴在撞擊固體壁面經(jīng)過(guò)振蕩衰減后達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)后的形態(tài)用多次樣條曲線、圓曲線、橢圓曲線對(duì)其平衡形態(tài)進(jìn)行了擬合，對(duì)比了三

2、種曲線的擬合結(jié)果。對(duì)比發(fā)現(xiàn)利用橢圓曲線擬合較為精準(zhǔn)，在理論上具有可操作性。對(duì)半橢球形靜態(tài)鋪展模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了半橢球形液滴靜態(tài)鋪展模型的適用范圍，在此范圍內(nèi)模型具有較高的精度。
　　本文通過(guò)動(dòng)態(tài)觀測(cè)試驗(yàn)臺(tái)獲取了液滴撞擊壁面的過(guò)程，利用LabVIEW編程，對(duì)所拍攝的液滴圖像進(jìn)行了輪廓提取。獲取了液滴的參數(shù)數(shù)據(jù)，分析了液滴鋪展半徑、高度及鋪展速度隨時(shí)間的變化規(guī)律;初步探究了液滴在振蕩過(guò)程中動(dòng)態(tài)接觸角的變化規(guī)律。并用模擬的手段研

3、究了液滴在撞擊壁面過(guò)程中的速度的分布及變化。得到了液滴在振蕩過(guò)程中鋪展速度及動(dòng)態(tài)接觸角的變化規(guī)律。為便于更好的分析液滴的振蕩鋪展過(guò)程將液滴振蕩及鋪展過(guò)程按照速度的變化情況分為了發(fā)展階段和后期階段。
　　最后，本文應(yīng)用Fluent軟件采用VOF模型，對(duì)無(wú)限長(zhǎng)的液柱在具有微結(jié)構(gòu)的粗糙壁面上的碰撞與鋪展進(jìn)行了平面二維數(shù)值模擬，著重分析了不同粗糙結(jié)構(gòu)（矩形、三角形、梯形）表面對(duì)于液滴振蕩鋪展的影響，分析了不同粗糙結(jié)構(gòu)下液柱在鋪展和回縮過(guò)程