發(fā)布時間：2020-11-06 02:44

　　 節(jié)能減排是當前工業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然要求,有效提高傳熱性能是其重要措施之一,珠狀凝結(jié)已成為極具潛力的強化換熱方法,其中液滴聚并過程對換熱表面上的凝結(jié)液滴運動和換熱性能具有顯著影響。另外,液滴聚并的快慢和效果也是影響噴墨打印質(zhì)量和乳化劑聚合質(zhì)量的重要因素。因此,深入開展液滴聚并特性及其影響因素的研究具有重要的理論意義和實用價值。本文基于潤滑理論,建立了含表面活性劑液滴在平整基底、波紋基底和傾斜波紋基底的聚并模型,通過數(shù)值模擬得到了液滴聚并過程,分析了活性劑在其中所起作用及內(nèi)在物理機制,并比較了不同參數(shù)對聚并過程的影響。主要內(nèi)容如下:(1)針對兩個相同的含表面活性劑液滴在預(yù)置液膜上的鋪展聚并行為,基于潤滑理論建立了液滴運動演化模型,模擬了液滴在預(yù)置液膜上的聚并歷程,分析了活性劑在其中所起作用及內(nèi)在物理機制,探討了Marangoni效應(yīng)強弱、液滴初始間距及預(yù)置液膜厚度對聚并特征的影響。(2)針對兩個相同的含表面活性劑液滴在波紋基底上的聚并過程,通過建立液滴運動演化模型,采用數(shù)值方法模擬了液滴在波紋基底波峰上的聚并歷程,探討了液滴初始間距,波數(shù)和基底高度對聚并特征的影響。(3)針對兩個相同的含表面活性劑液滴在傾斜波紋基底上的聚并特征,模擬了液滴的聚并過程的主要特征,并將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗進行了對比,討論了活性劑和基底不平整性對接觸線移動的作用,分析了基底傾斜角度、預(yù)置液膜厚度、Bond數(shù)對聚并特征的影響。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK124
【部分圖文】：

研究表明[33,38]，液滴表面張力對其聚并過程的快慢有顯著影響，而表面活性劑可明顯降低表面張力[39,40]，因此有理由相信其會在液滴聚并過程中發(fā)揮重要作用，甚至是主導(dǎo)作用，但目前此方面研究還較少。由于多數(shù)情況下液滴的聚并過程非常迅速，實驗中很難仔細觀察其具體特征[33]，相較而言，采用數(shù)值模擬方法更有助于揭示液滴聚并特征及其內(nèi)在的流動機理[38]。目前，已有研究表明，表面活性劑將影響液滴的聚并過程，眾多的實驗研究相繼展開，但在 Marangoni 效應(yīng)影響液滴聚并的內(nèi)在機理研究方面尚未深入展開，并且眾多學(xué)者對“液橋”理論各持己見。鑒于以上研究現(xiàn)狀，本文旨在借助潤滑理論建立雙液滴在預(yù)置液膜上的聚并模型(預(yù)置液膜的引入可避免討論目前尚無統(tǒng)一結(jié)論的“液橋”問題)，模擬液滴在表面活性劑作用下的聚并過程，分析表面活性劑在其中的作用機制及內(nèi)在物理原因，并探討 Marangoni 效應(yīng)、液滴初始間距及預(yù)置液膜厚度對聚并特征的影響.2.2 理論模型2.2.1 數(shù)學(xué)模型

如表 2-1 所示。計算中如無特殊說明，各參數(shù)取值如下[44,45]： =0.01、C=0.D=0.1、Γ0=1.0、Pes=100、a=2.0、M=0.1。表 2-1 部分無量綱參數(shù)定義及數(shù)量級范圍無量綱參數(shù) 定義 范圍毛細力數(shù)2 * *mC /S10-4~10-1Marangoni 數(shù)* */mM S 0~103Peclet 數(shù)* * */s sPe U L D10-2~104程序的初始條件為： 2h( x, 0) (1 D | x a | ) F (1 | x a |) F ( 1 | x a |) D F (| x a | 1 ) F ( 1 | x(2- 0 ( x, 0) F (1 | x a |) F ( 1 | x a|)(2-式中：* *D D /H為預(yù)置液膜厚度的無量綱參數(shù)；* *a a /L為兩液滴間的初始間(見圖 2-1)； F ( x) 0.5[1 tanh(100 x)]為海氏階躍函數(shù)。

模擬(a)Γ|(x=0)
【參考文獻】

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本文編號：2872552