考慮到液滴在纖維上的附著形態(tài)是濾網(wǎng)運行壓降的重要影響因素,為探究油顆粒在纖維上的附著形貌,采用數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬方法,對液滴附著形貌的幾何特征參數(shù)進行預(yù)測計算.基于平面彎曲思路提出了蛤殼狀數(shù)學(xué)模型,并采用有限元軟件對蛤殼狀數(shù)學(xué)模型和現(xiàn)有的梭狀數(shù)學(xué)模型的精度進行驗證.通過有限元軟件和數(shù)學(xué)模型計算獲得蛤殼狀和梭狀2種附著形貌的分界以及無量綱液滴體積和接觸角對附著形貌幾何特征的影響.結(jié)果表明,隨著接觸角的增加,液滴在一定直徑的纖維上形成梭狀所需的體積呈指數(shù)增加;在接觸角θ>10°和無量綱液滴體積不大于3時,蛤殼狀數(shù)學(xué)模型的計算誤差小于10%;接觸角減小時潤濕長度和自由表面增加,纖維和油顆粒的碰撞和接觸幾率增加;無量綱體積越小的液滴演變成液橋或液膜的幾率越小. 

【文章來源】：東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,50(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

液滴在纖維上的2種附著形貌的幾何圖示

V 1 3 x f =0.249+1.113e 0.02328θ (14)通過式(14),可以快速判斷不同粒徑的油顆粒被某一直徑的纖維攔截后在纖維上的附著形貌,再根據(jù)數(shù)學(xué)模型,計算形貌的幾何特征參數(shù).

首先,根據(jù)3.1節(jié)的計算結(jié)果,對梭狀區(qū)域中不同接觸角下無量綱液滴體積V1/3/xf=5的液滴輪廓無量綱特征參數(shù)和不同無量綱液滴體積V1/3/xf下接觸角θ=20°的液滴輪廓無量綱特征參數(shù)的計算值和模擬值進行對比,如圖3所示.圖中,H/xf為無量綱液滴高度,Lw/xf為無量綱液滴潤濕長度.利用在纖維上的模擬結(jié)果來驗證梭狀模型的準(zhǔn)確性.從圖3(a)可以看出,在不同接觸角下的相同體積液滴的數(shù)值模擬和模型計算所得到的輪廓特征參數(shù)(高度H和潤濕長度Lw)十分吻合;高度H的模擬值和計算值在不同接觸角時的最大誤差趨近于6%,而潤濕長度Lw的最大誤差趨近于4%.另外從圖3(b)中也可以看出,當(dāng)接觸角固定時,不同體積的液滴在纖維上的輪廓特征參數(shù)的模擬值和計算值同樣接近;其高度H在不同液滴體積時的最大誤差趨近于1.1%,而潤濕長度Lw的最大誤差則僅為3.5%.從對比結(jié)果來看,梭狀數(shù)學(xué)模型的理論計算值和SE軟件模擬值吻合情況很好,說明該梭狀模型能較好地預(yù)測和描述液滴在纖維上形成的梭狀形貌及其輪廓特征參數(shù).3.2.2 蛤殼狀


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