【摘要】：液滴撞擊現(xiàn)象常常存在于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活中,如燃機(jī)內(nèi)進(jìn)行燃料噴射,噴霧冷卻,靜電噴涂,農(nóng)藥噴灑等。對液滴撞擊壁面后傳熱傳質(zhì)過程的研究將為實際應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)、有助于提高相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)及設(shè)備運行效率。本文建立雙液滴撞擊超疏水管壁的三維幾何模型,采用Coupled Level Set and Volume of Fluid(CLSVOF)法捕捉氣-液相界面,對于表面張力源項采用連續(xù)表面力模型。主要研究了不同參數(shù)對雙液滴撞擊過程的影響。得到了液滴直徑與管徑的曲率比分別為0.25、0.33和1,雙液滴撞擊速度在0.75至2m/s范圍時,雙液滴撞擊超疏水管壁的動態(tài)特性。并針對撞擊速度為1.5m/s的情況,分析曲率比對雙液滴撞擊過程的影響。此外,針對曲率比為0.33的情況,研究了液滴間距和偏心距對雙液滴撞擊超疏水管壁過程的影響。本文結(jié)合液膜運動過程圖和特征參數(shù)對液滴撞擊的動態(tài)特性進(jìn)行描述,采用流場及壓力云圖對液膜斷裂和氣泡卷吸現(xiàn)象進(jìn)行機(jī)理性分析。當(dāng)曲率比為1時,拖尾液滴的撞擊對液膜延伸起到促進(jìn)作用,對鋪展過程并未起到明顯的促進(jìn)。前驅(qū)液膜邊緣出現(xiàn)脫離管壁的現(xiàn)象,且延伸液膜通常發(fā)生兩種斷裂:液膜邊緣斷裂和液膜三相接觸點斷裂。當(dāng)撞擊速度增大時,液膜波動現(xiàn)象明顯。曲率比為0.33和0.25時,撞擊速度的增大促進(jìn)液膜鋪展。指狀液膜會在前驅(qū)液滴鋪展時形成,當(dāng)液指的局部毛細(xì)波波長大于臨界毛細(xì)波波長時,液指發(fā)生短波截斷。曲率比為0.33和0.25且雙液滴撞擊速度范圍在1.25至2m/s內(nèi),拖尾液滴撞擊后出現(xiàn)冠狀液膜。在三種不同曲率比下的雙液滴撞擊過程中,均發(fā)生氣泡卷吸,卷吸多發(fā)生在撞擊速度在0.75至1.25m/s內(nèi),當(dāng)撞擊速度超過1.5m/s時未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。被卷吸的氣泡有兩種結(jié)果:逸出液膜或引起液膜中心斷裂。逸出液膜的氣泡,其運動方向主要由流體的流向決定;引起液膜斷裂的氣泡一般存在液膜中心,瑞利泰勒不穩(wěn)定性導(dǎo)致液膜中心斷裂。針對雙液滴撞擊速度為0.75和1.5m/s的情況,研究了液滴間距(2.2、4和6mm)對雙液滴撞擊超疏水管壁過程的影響。液滴間距的改變影響撞擊模式及冠狀液膜的大小。針對撞擊速度為0.75和1m/s的情況,研究了液滴偏心距(0.5、1和2mm)對雙液滴撞擊超疏水管壁過程的影響。偏心距的改變不影響撞擊模式。在偏心撞擊的過程中,存在液膜右側(cè)所在平面與液膜左側(cè)所在平面近似垂直的現(xiàn)象。在兩種撞擊速度下均發(fā)生氣泡卷吸,卷吸位置在拖尾液滴撞擊點附近或拖尾液滴下方。隨著偏心距的增大,液膜反彈點向右側(cè)偏移,且液膜在反彈時形態(tài)更加收聚,更不易斷裂。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O353.4;TK124

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本文編號：2771178