本文選題：計算流體力學 + 共振微液滴��； 參考：《重慶大學》2015年碩士論文

【摘要】：共振頻率下微液滴的振動廣泛出現(xiàn)在液液萃取、陶瓷粉末的合成、微重力環(huán)境下晶體的生長等各種工程過程中。目前有實驗和數值模擬對運動微液滴的內部流動進行了廣泛研究,但在液滴受驅動力驅動開始運動前,液滴接觸線附近產生的接觸力在液滴移動之前會平衡驅動力,當液滴沒有克服該接觸力時,液滴接觸線不會移動,目前關于微液滴在接觸線固體狀態(tài)下的內部流動規(guī)律很少有文獻報道,因而了解接觸線固定的共振微液滴內部流動具有重要的理論和應用價值。本文以VOF-CSF模型為基礎,使用Fluent CFD軟件模擬了微液滴在不同共振頻率下液滴內部速度場,并通過實驗確認了模擬結果的正確性,主要完成工作總結如下:建立了共振微液滴的CFD模型,根據微液滴在振動過程中的計算精度和計算時間對求解網格進行了合理劃分,設置了相應的邊界條件,以VOF-CSF模型為基礎建立了微液滴在振動過程中的控制方程,實現(xiàn)了微液滴在在振動條件下內部速度場的數值模擬,通過與本文實驗觀察共振微液滴內部流動規(guī)律的實驗結果相比較,確證了模擬結果的正確性。研究了微液滴在第一、二、三共振頻率下內部流動規(guī)律,從側面和正面觀察微液滴的相圖、內部總壓力圖和液滴速度場,并畫出微液滴不同時刻的內部流線。得出的結論有:在不同振動頻率下液滴頂部首先都會向下運動,液滴恢復形狀后發(fā)生左右擺動,隨著共振頻率的增大,液滴的擺動幅度和變形也越來越大,且液滴在振動過程中,最左端、最右端和頂部會出現(xiàn)壓力最大值區(qū)域。液滴在第一共振頻率時,側面和正面流動規(guī)律相一致,液滴左右兩邊形成一大一小兩個流動回路,同時在接觸線附近出現(xiàn)兩個較小流動回路;在第二共振頻率時,側面相變較大,受拉普拉斯力影響,頂部兩邊形成的一大一小兩個流動回路隨振動時間延長而逐漸消失,接觸線附近的兩個流動回路增大,正面內部流動規(guī)律和第一共振頻率內部流動一致;第三共振頻率時,液滴側面擺動幅度和相變更加劇烈,液滴上部流動變得無規(guī)律,但在左右兩邊接觸線附近形成最大流動回路,液滴正面流動規(guī)律變化不大,左右兩邊各形成一個較大流動回路,接觸線附近仍保持兩個較小流動回路。對三個共振頻率下微液滴內部流動總結分析發(fā)現(xiàn),液滴內部的不規(guī)律流動導致液滴發(fā)生形變,不規(guī)律流動越強,液滴形變越大,從而導致液滴在疏水梯度表面快速運動;當液滴內部的流動左右對稱有規(guī)律時,則液滴不會發(fā)生形變。液滴在不受拉普拉斯力作用下,不同共振頻率下液滴內部流動規(guī)律是相同的,即液滴在振動開始時,水平直徑最左邊和最右邊兩端的流體往液滴內部沿水平方向流動,最頂端流體往下流動,最左端和最右端的流體往內部流動,并在左右兩邊接觸線附近出現(xiàn)兩個回路,液滴的主體流動是流體由中間向下流然后由邊緣向上流動,形成兩個較強的向上流動回路,在中間流體向上流動過程中,會有流體向下流動形成兩個較小的向下流動的回路。搭建觀察微液滴在水平振動下內部流動規(guī)律的自組裝試驗臺,通過熒光CCD相機從側面拍攝液滴在第二共振頻率下內部羅丹明B熒光粒子的流動軌跡,發(fā)現(xiàn)液滴在水平第二共振頻率下振動時,液滴頂部熒光粒子由中間向下流動然后由邊緣向上流動,形成兩個較強的向上流動回路。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ021.1

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