液滴碰撞固體表面是自然界和工程領(lǐng)域中常見的一種現(xiàn)象,碰撞過程涉及到的液滴動(dòng)力學(xué)和質(zhì)熱傳遞等問題對具體應(yīng)用有著重要影響。如對于噴墨打印或噴霧冷卻技術(shù)等,往往需要增強(qiáng)液滴在表面的沉積或與表面的傳熱效率。但在材料防水保溫和抗結(jié)冰等場合,卻需要限制液滴與表面之間的接觸以及熱量交換。已有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)表面具有較強(qiáng)的疏水性時(shí),液滴碰撞之后經(jīng)歷鋪展和收縮階段,能夠從表面完全反彈。疏水性表面液滴彈跳,較短的固液接觸時(shí)間和較小的固液接觸面積,在控制液滴接觸和傳熱方面具有重要的應(yīng)用前景。由于質(zhì)熱傳遞主要發(fā)生在接觸期間,可通過縮短液滴碰撞接觸時(shí)間或調(diào)控界面?zhèn)鳠岬确绞綄?shí)現(xiàn)對液滴接觸和傳熱的抑制。但目前表面結(jié)構(gòu)和潤濕性、液滴尺寸和碰撞速度等參數(shù)對接觸時(shí)間和傳熱過程的影響規(guī)律尚待揭示。因此,本文開展了疏水性表面液滴碰撞接觸時(shí)間和碰撞過程傳熱機(jī)理的基礎(chǔ)研究,主要包括以下幾個(gè)方面:基于液滴非對稱彈跳縮短接觸時(shí)間的思路,研究了液滴碰撞不同尺度圓柱超疏水表面非對稱彈跳的接觸時(shí)間變化規(guī)律和內(nèi)在機(jī)理。采用電火花線切割結(jié)合化學(xué)刻蝕的方法制造了亞毫米到毫米宏觀尺度的圓柱超疏水表面,結(jié)合高速攝像法分析不同速度的液滴碰撞表面后的彈跳形式... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 相關(guān)理論基礎(chǔ)
        1.2.1 表面潤濕性
        1.2.2 液滴碰撞動(dòng)力學(xué)
        1.2.3 傳熱學(xué)基本定律
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 仿生疏水性表面的制造
        1.3.2 疏水性表面液滴碰撞動(dòng)力學(xué)
        1.3.3 液滴碰撞固體表面過程的傳熱
        1.3.4 目前存在的主要問題
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 不同尺度圓柱超疏水表面的液滴碰撞研究
    2.1 引言
    2.2 圓柱超疏水表面的設(shè)計(jì)與制造
    2.3 液滴碰撞實(shí)驗(yàn)的裝置與過程
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 液滴在表面的彈跳過程
        2.4.2 彈跳形式和接觸時(shí)間分析
        2.4.3 接觸時(shí)間減少的理論模型
    2.5 本章小結(jié)
3 各向異性溝槽超疏水表面的液滴碰撞研究
    3.1 引言
    3.2 溝槽超疏水表面的設(shè)計(jì)與制造
    3.3 液滴碰撞實(shí)驗(yàn)的裝置與過程
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 液滴在表面的彈跳過程
        3.4.2 時(shí)間量級和液滴鋪展分析
        3.4.3 力和能量角度的理論模型
        3.4.4 液滴破碎時(shí)的接觸時(shí)間
        3.4.5 與常規(guī)彈跳接觸時(shí)間的對比
    3.5 本章小結(jié)
4 微柱陣列疏水性表面的液滴碰撞傳熱研究
    4.1 引言
    4.2 微柱陣列疏水性表面的制造與表征
    4.3 液滴碰撞傳熱實(shí)驗(yàn)與溫度測量
        4.3.1 液滴碰撞傳熱的實(shí)驗(yàn)裝置與過程
        4.3.2 溫度測量方法與實(shí)驗(yàn)不確定度分析
    4.4 傳熱理論分析
        4.4.1 液滴與表面的接觸面積
        4.4.2 接觸界面的瞬時(shí)熱流密度
        4.4.3 液滴對表面的無量綱冷卻效率
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 理論模型的預(yù)測結(jié)果
        4.5.2 液滴溫度場的可視化
        4.5.3 理論和實(shí)驗(yàn)冷卻效率的對比
    4.6 本章小結(jié)
5 薄壁疏水表面的液滴碰撞界面?zhèn)鳠嵫芯?br>    5.1 引言
    5.2 薄壁疏水表面的制造與表征
    5.3 液滴碰撞傳熱實(shí)驗(yàn)的裝置與過程
    5.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
        5.4.1 薄壁傳熱基本原理
        5.4.2 溫度數(shù)據(jù)處理方法
    5.5 結(jié)果與討論
        5.5.1 液滴和壁面溫度場的可視化
        5.5.2 溫度和熱流密度的分布與變化
        5.5.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)和表面潤濕性對傳熱的影響
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)摘要
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高溫表面液滴沸騰模式及其定向運(yùn)動(dòng)的研究進(jìn)展[J]. 劉亞華,孫炎俊,郭純方,趙丹陽.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(20)
[2]超快激光制備具有特殊浸潤性的仿生表面[J]. 龍江游,范培迅,龔鼎為,張紅軍,鐘敏霖.  中國激光. 2016(08)
[3]水滴撞擊黃銅基超疏水表面的破碎行為研究[J]. 胡海豹,陳立斌,黃蘇和,杜鵬.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2013(05)
[4]仿生超疏水性表面的最新應(yīng)用研究[J]. 陳鈺,徐建生,郭志光.  化學(xué)進(jìn)展. 2012(05)
[5]液滴噴射過程中碰撞的形態(tài)及流場模擬分析[J]. 曾祥輝,楊方,齊樂華,羅俊.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(04)
[6]從自然到仿生的超疏水納米界面材料[J]. 江雷.  科技導(dǎo)報(bào). 2005(02)

博士論文
[1]基于液滴彈跳現(xiàn)象的超疏水表面自清潔特性研究[D]. 全云云.華南理工大學(xué) 2016
[2]液滴撞壁動(dòng)力學(xué)及傳熱機(jī)制研究[D]. 李大樹.中國石油大學(xué)(華東) 2015
[3]液滴撞擊彎曲壁面的動(dòng)力學(xué)過程研究[D]. 畢菲菲.大連理工大學(xué) 2015
[4]仿生超疏水表面的制備、疏水穩(wěn)定性與應(yīng)用研究[D]. 黃建業(yè).西北工業(yè)大學(xué) 2015
[5]仿生超疏水表面濕潤性研究及應(yīng)用[D]. 蔣成剛.大連理工大學(xué) 2014
[6]液滴撞擊固體壁面的實(shí)驗(yàn)及理論研究[D]. 李西營.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]超疏水表面不同溫度液滴碰撞的研究[D]. 毅男.上海交通大學(xué) 2015
[2]基于硅基底微柱結(jié)構(gòu)的超疏水表面的制備及其摩擦學(xué)性能研究[D]. 張寒冰.北京交通大學(xué) 2011



本文編號：3168453