首页> 正文

随机粗糙表面上剪切变稀流体液滴的沉积与飞溅过程模拟

2020-12-08阅读(512)

随机粗糙表面上剪切变稀流体液滴的沉积与飞溅过程模拟

论文摘要

单液滴撞击固体壁面这一动态过程在自然界随处可见,与工业生产也有着巨大的联系,主要广泛应用于能源,机械,汽车喷涂等领域,因其对汽车表面喷涂的研究有着重要的指导意义,多年来也吸引了众多学者的关注。本文采用了计算流体力学(CFD)相场方法对剪切变稀非牛顿流体液滴在随机粗糙表面的沉积与飞溅过程进行了数值模拟,具体分析了随机粗糙表面的形貌对液滴的沉积与飞溅的运动状态的影响,并给实际生产应用提出了一个判断液滴处于何种运动状态的区间范围。在本工作中,模拟了在相同的操作条件下,牛顿流体与剪切变稀非牛顿流体液滴在光滑表面上的沉积过程,分析了非牛顿流体液滴内部剪切粘度的流场变化与液滴形态的演变。模拟了剪切变稀非牛顿流体液滴在两种表面形貌不同但粗糙度却相同的壁面上的沉积过程,结果表明:即使粗糙度相同,液滴在规则粗糙表面上的铺展过程与平衡状态也与液滴在随机粗糙表面上的沉积运动状态有很大的不同。模拟了液滴在两种随机粗糙壁面上的沉积与飞溅过程,液滴在Wenzel粗糙度Wr相同时,随着均方根粗糙度Rr增大,液滴最终铺展系数减小,高度系数增大,平衡接触面积及接触角有所减小。在Rr相同情况下,随着Wr增大,液滴达到平衡所需时间越少,平衡接触面积线性增大。均方根粗糙度Rr增大会促进液滴的飞溅,即壁面粗糙度越大,液滴发生飞溅的临界数越小,即液滴越容易发生飞溅,Wenzel粗糙度的变化对液滴的飞溅并没有太大的影响。液滴在壁面上的运动状态与液滴的Weber(We)数也有很大的关系。We数足够小时,液滴最终在粗糙表面上达到平衡状态;逐渐增大We数,液滴将会在回缩达到平衡过程中发生回缩破碎;当We数足够大时,液滴在达到最大铺展过程中发生指间飞溅,形成二次小液滴。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  •   1.1 选题的科学依据及意义
  •   1.2 单液滴撞击固体壁面的发展过程
  •   1.3 综述国内外液滴撞壁研究现状
  •     1.3.1 牛顿液滴在光滑壁面的沉积与飞溅状态
  •     1.3.2 牛顿液滴在粗糙壁面的沉积与飞溅状态
  •     1.3.3 非牛顿液滴在壁面的沉积与飞溅状态
  •   1.4 本文工作目的
  •   1.5 本文工作内容和创新点
  • 第二章 数学建模与数据分析方法
  •   2.1 液滴撞击壁面界面追踪方法
  •     2.1.1 VOF方法
  •     2.1.2 Level Set方法
  •     2.1.3 Phase Field方法
  •   2.2 模拟软件与物理模型的选择
  •   2.3 控制方程和模型边界条件
  •     2.3.1 控制方程
  •     2.3.2 边界条件与初始条件
  •   2.4 数据分析方法
  • 第三章 非牛顿流体液滴在随机粗糙表面的沉积过程
  •   3.1 物理模型及验证
  •   3.2 牛顿流体与剪切变稀非牛顿流体液滴沉积特性比较
  •     3.2.1 液滴铺展程度的比较
  •     3.2.2 剪切黏度的变化
  •     3.2.3 液滴平衡状态的比较
  •   3.3 剪切变稀非牛顿流体液滴在三种表面上的沉积运动过程
  •     3.3.1 液滴铺展程度的比较
  •     3.3.2 液滴达到平衡状态的过程
  •   3.4 随机粗糙表面的粗糙度对液滴沉积过程的影响
  •     3.4.1 均方根粗糙度Rr对液滴沉积过程的影响
  •     3.4.2 Wenzel粗糙度Wr对液滴沉积过程的影响
  • 第四章 非牛顿流体液滴在随机粗糙表面的飞溅过程
  •   4.1 WE数对液滴飞溅过程的影响
  •   4.2 壁面粗糙度对液滴飞溅过程的影响
  •     4.2.1 均方根粗糙度Rr对液滴飞溅过程的影响
  •     4.2.2 Wenzel粗糙度Wr对液滴飞溅过程的影响
  • 第五章 结论与展望
  •   5.1 结论
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 夏红桃

    导师: 肖杰

    关键词: 非牛顿流体,随机粗糙表面,液滴沉积,飞溅,数值模拟,涂层

    来源: 苏州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 力学

    单位: 苏州大学

    基金: 江苏省自然科学基金优秀青年基金项目(BK20170062),国家自然科学基金青年项目(21406148),江苏双创计划项目,江苏特聘教授计划项目江苏优势学科PAPD项目

    分类号: O353.4

    DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.003062

    总页数: 66

    文件大小: 6287K

    下载量: 32

    相关论文文献

    • [1].脉冲电场下液滴极化变形的数值模拟[J]. 石油机械 2019(12)
    • [2].电控液滴移动的研究进展[J]. 高等学校化学学报 2020(01)
    • [3].喷淋液滴在空气环境下的运动特性[J]. 原子能科学技术 2020(01)
    • [4].液滴撞击固体壁面研究进展[J]. 四川轻化工大学学报(自然科学版) 2020(01)
    • [5].液滴撞击移动表面动力学特性[J]. 工程热物理学报 2020(05)
    • [6].液滴间相互碰撞融合与破碎的实验研究[J]. 高校化学工程学报 2020(02)
    • [7].基于T形共流聚焦法的液滴生成技术[J]. 化工进展 2020(05)
    • [8].化学所宋延林课题组研制出可程序化控制的“液滴机器人”[J]. 宁波化工 2020(03)
    • [9].农药液滴在植物枝叶表面润湿特性研究进展[J]. 中国农机化学报 2020(10)
    • [10].超声驻波场中固液黏附液滴悬浮分离研究[J]. 声学技术 2020(05)
    • [11].液滴碰撞亲-疏水性组合壁面的数值分析[J]. 化工学报 2016(12)
    • [12].中空液滴碰撞水平壁面数值分析[J]. 物理学报 2017(01)
    • [13].竖直表面液滴运动的数值模拟[J]. 工程热物理学报 2017(01)
    • [14].超疏水表面上多液滴合并触发液滴弹跳现象的理论分析[J]. 工程热物理学报 2017(02)
    • [15].超疏水冷表面上液滴冻结的可视化观测[J]. 南京工业大学学报(自然科学版) 2016(06)
    • [16].过热液滴闪蒸过程数学模型的建立与应用[J]. 工程热物理学报 2017(04)
    • [17].微量液滴分配机理与技术研究进展[J]. 机械工程学报 2017(08)
    • [18].气体介质中双元液滴的碰撞动力学[J]. 中国科学:物理学 力学 天文学 2017(07)
    • [19].水平固体表面温度梯度下硅油液滴运动[J]. 微纳电子技术 2017(07)
    • [20].冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程及主导因素[J]. 中国科学:物理学 力学 天文学 2017(09)
    • [21].液滴碰撞水平壁面实验研究[J]. 实验技术与管理 2015(04)
    • [22].液-液层流射流型雾化的射流脉动与液滴形成特性[J]. 农机导购 2016(08)
    • [23].呼吸实验装置中的“液滴移动”问题[J]. 中学生数理化(学习研究) 2017(03)
    • [24].科学家研发出防喷溅材料[J]. 科学大观园 2017(02)
    • [25].光合作用装置中的“液滴移动”问题[J]. 中学生数理化(学习研究) 2017(04)
    • [26].单液滴干燥过程中载体组分对植物乳杆菌的保护作用[J]. 中国食品学报 2020(02)
    • [27].超声波对液滴冻结状态及传热的影响[J]. 化工学报 2020(11)
    • [28].一种新颖的飞升级均匀液滴高频发生器[J]. 中国科学技术大学学报 2017(12)
    • [29].打喷嚏动力学[J]. 现代物理知识 2016(05)
    • [30].液滴流撞击热金属表面铺展行为实验研究[J]. 铸造技术 2016(12)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  

    随机粗糙表面上剪切变稀流体液滴的沉积与飞溅过程模拟
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕论降 版权所有 鄂ICP备12018319号-6