本文關(guān)鍵詞：液滴撞擊熱壁面蒸發(fā)換熱的數(shù)值模擬

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【摘要】：液滴撞擊熱壁面是一種常見的物理現(xiàn)象,在液滴受熱蒸發(fā)過程中,液體與熱壁面間的換熱效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)無蒸發(fā)時(shí)的空冷和水冷技術(shù),因此這一過程在工農(nóng)業(yè)眾多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。液滴撞擊熱壁面屬于典型的自由表面流動(dòng)問題,其動(dòng)態(tài)特征的多變性和蒸發(fā)換熱的復(fù)雜性吸引了眾多學(xué)者的目光。研究液滴撞擊熱壁面,對(duì)液滴撞擊和蒸發(fā)換熱過程做出準(zhǔn)確的科學(xué)解釋,可以為強(qiáng)化質(zhì)熱交換提供更詳細(xì)全面的理論依據(jù)。目前已有的研究中,對(duì)液滴在瞬態(tài)加熱過程中蒸發(fā)換熱的討論還比較少,缺乏系統(tǒng)性與全面性。本文建立了二維軸對(duì)稱模型,采用CLSVOF界面追蹤方法和液滴非平衡蒸發(fā)UDF程序?qū)σ旱巫矒魺岜诿孢M(jìn)行了數(shù)值模擬,考慮液滴在瞬態(tài)加熱過程中的蒸發(fā)換熱,以液滴動(dòng)力學(xué)變形過程為參考,與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和有效性。分別模擬了單液滴垂直撞擊熱壁面和雙液滴先后垂直撞擊熱壁面的非平衡蒸發(fā)過程,分析了液滴內(nèi)部流場(chǎng)變化、液滴形態(tài)演變、溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)間的關(guān)系,討論了雙液滴間相互碰撞對(duì)液滴鋪展和蒸發(fā)換熱的影響,給出了液滴在震蕩過程和靜止鋪展過程中內(nèi)部漩渦產(chǎn)生的原因,指出液滴內(nèi)部三相接觸點(diǎn)處液體的擾動(dòng)一直最為劇烈,溫度上升最快,是液滴蒸發(fā)開始和蒸發(fā)速率最大的位置。分析了單液滴撞擊熱壁面的非平衡蒸發(fā)過程中壁面溫度、撞擊速度、液滴直徑、靜態(tài)接觸角和雙液滴撞擊熱壁面的非平衡蒸發(fā)過程中液滴垂直間距、上部液滴撞擊速度等參數(shù)對(duì)液滴鋪展系數(shù)和蒸發(fā)換熱的影響。結(jié)果表明：壁面溫度對(duì)液滴鋪展系數(shù)的影響很小,而較大的液滴撞擊速度和液滴直徑、較小的液滴靜態(tài)接觸角和液滴垂直間距、較大的上部液滴撞擊速度,會(huì)令液滴鋪展系數(shù)增大,但對(duì)液滴震蕩周期的影響并不一致；在相同時(shí)間內(nèi),較大的壁面溫度、液滴撞擊速度和上部液滴速度,較小的液滴直徑、液滴靜態(tài)接觸角和液滴垂直間距,使得液滴整體溫度上升更快,促進(jìn)了液滴的蒸發(fā)。
【關(guān)鍵詞】：液滴撞擊 CLSVOF 熱壁面 非平衡蒸發(fā)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題的研究背景與意義9
• 1.2 單液滴撞擊的研究進(jìn)展9-17
• 1.2.1 理論研究方面10-11
• 1.2.2 實(shí)驗(yàn)研究方面11-14
• 1.2.3 數(shù)值模擬方面14-17
• 1.3 雙液滴撞擊的研究進(jìn)展17-18
• 1.4 液滴碰撞研究目前存在的不足18
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 2 液滴撞擊熱壁面數(shù)值模擬方法19-27
• 2.1 運(yùn)動(dòng)界面捕捉方法簡(jiǎn)介19
• 2.2 液滴撞擊壁面界面追蹤方法19-25
• 2.2.1 VOF方法20
• 2.2.2 Level Set方法20-23
• 2.2.3 CLSVOF方法23-25
• 2.3 基本控制方程25
• 2.4 方程離散化簡(jiǎn)介25-27
• 3 單液滴撞擊熱壁面數(shù)值模擬27-52
• 3.1 物理模型及驗(yàn)證27-29
• 3.2 單液滴撞擊熱壁面動(dòng)態(tài)特性分析29-32
• 3.3 參數(shù)對(duì)單液滴撞擊熱壁面蒸發(fā)換熱的影響32-51
• 3.3.1 壁面溫度32-37
• 3.3.2 撞擊速度37-42
• 3.3.3 液滴直徑42-46
• 3.3.4 接觸角46-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 4 雙液滴先后垂直撞擊熱壁面數(shù)值模擬52-68
• 4.1 物理模型及驗(yàn)證52-53
• 4.2 雙液滴先后垂直撞擊熱壁面動(dòng)態(tài)特性分析53-57
• 4.3 參數(shù)對(duì)雙液滴先后垂直撞擊熱壁面蒸發(fā)換熱的影響57-67
• 4.3.1 垂直中心間距57-62
• 4.3.2 撞擊速度62-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74

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