液滴撞擊表面現(xiàn)象在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)藥噴灑、生物醫(yī)學(xué)和航空航天等領(lǐng)域普遍存在,碰撞過程中液滴的鋪展、反彈或破碎等行為特征和規(guī)律,對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。本文首先通過等離子處理技術(shù)獲得了具有不同親疏水性的碳納米管(CNT)陣列表面,并對(duì)其進(jìn)行液滴撞擊實(shí)驗(yàn),獲得了改變納米形貌表面潤濕條件對(duì)液滴撞擊行為的影響規(guī)律和基本特征。同時(shí),借助COMSOL Multiphysics軟件對(duì)液滴撞擊光滑固體表面的動(dòng)態(tài)變化過程特征進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,在對(duì)實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果比較研究基礎(chǔ)上提出了一種新型混合動(dòng)態(tài)接觸角模型,對(duì)一些相關(guān)研究具有一定指導(dǎo)意義。主要工作和結(jié)論如下:(1)借助高速攝影裝置,系統(tǒng)研究了不同韋伯?dāng)?shù)(We)情況下液滴撞擊超疏水CNT陣列表面(靜態(tài)接觸角155°)的動(dòng)態(tài)演化特征。We從0.3增大到416.7的過程中,液滴依次表現(xiàn)出粘附、完整反彈、斷裂反彈、破碎等不同的變化特征。根據(jù)We范圍對(duì)液滴動(dòng)態(tài)演化過程進(jìn)行分類,為預(yù)測超疏水條件下液滴撞擊的行為特征提供了參考。在We=1.4-109.6的范圍內(nèi),液滴反彈過程中未觀察到破碎現(xiàn)象,此時(shí)液滴與壁面的接觸時(shí)間(t_c)和速度無關(guān),但與液...

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 液滴撞擊表面的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展
        1.2.1 親疏水表面研究進(jìn)展
        1.2.2 液滴撞擊實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展
    1.3 液滴撞擊表面的數(shù)值模擬研究進(jìn)展
        1.3.1 相關(guān)理論研究進(jìn)展
        1.3.2 數(shù)值模擬研究進(jìn)展
    1.4 本文研究內(nèi)容與方法
第二章 液滴撞擊超疏水碳納米管陣列表面實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 碳納米管陣列制備與測試系統(tǒng)
        2.1.1 碳納米管陣列制備與表征
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)
    2.2 液滴撞擊超疏水碳納米管陣列表面的動(dòng)態(tài)行為
    2.3 鋪展因子
        2.3.1 鋪展因子隨時(shí)間的變化
        2.3.2 最大鋪展因子和韋伯?dāng)?shù)的關(guān)系
    2.4 碰撞接觸時(shí)間
        2.4.1 韋伯?dāng)?shù)的影響
        2.4.2 液滴直徑的影響
    2.5 本章小結(jié)
第三章 液滴撞擊不同潤濕性碳納米管陣列表面的實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 碳納米管陣列表面親疏水改性處理
        3.1.1 等離子表面處理技術(shù)
        3.1.2 靜態(tài)接觸角對(duì)比
    3.2 液滴撞擊碳納米管陣列的可視化實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 We=1.4時(shí)液滴撞擊CNT陣列表面的動(dòng)態(tài)行為
        3.2.2 We=6.6時(shí)液滴撞擊CNT陣列表面的動(dòng)態(tài)行為
        3.2.3 We=33.2時(shí)液滴撞擊CNT陣列表面的動(dòng)態(tài)行為
        3.2.4 We=110時(shí)液滴撞擊CNT陣列表面的動(dòng)態(tài)行為
        3.2.5 We=298時(shí)液滴撞擊CNT陣列表面的動(dòng)態(tài)行為
    3.3 液滴撞擊碳納米管陣列的特征現(xiàn)象分布圖及分析
    3.4 液滴撞擊不同潤濕性碳納米管陣列的結(jié)果與分析
        3.4.1 鋪展因子
        3.4.2 動(dòng)態(tài)接觸角
    3.5 本章小結(jié)
第四章 液滴撞擊超疏水表面的數(shù)值模擬
    4.1 模型建立
    4.2 接觸角模型
        4.2.1 靜態(tài)接觸角模型
        4.2.2 分段接觸角模型
        4.2.3 Kistler接觸角模型
        4.2.4 Blake接觸角模型
    4.3 邊界條件設(shè)置和網(wǎng)格無關(guān)性檢查
    4.4 模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較
        4.4.1 液滴鋪展因子
        4.4.2 液滴頂點(diǎn)高度
    4.5 混合動(dòng)態(tài)接觸角模型
        4.5.1 混合模型方程
        4.5.2 混合模型的驗(yàn)證
    4.6 本章小結(jié)
第五章 液滴撞擊不同潤濕性表面的數(shù)值模擬
    5.1 不同潤濕條件下幾何模型的調(diào)整
    5.2 液滴撞擊壁面的數(shù)值模擬動(dòng)態(tài)特性分析
        5.2.1 We=1.4時(shí)液滴撞擊動(dòng)態(tài)過程
        5.2.2 We=6.6時(shí)液滴撞擊動(dòng)態(tài)過程
        5.2.3 We=33.2時(shí)液滴撞擊動(dòng)態(tài)過程
    5.3 液滴撞擊不同潤濕表面的模擬結(jié)果與分析
        5.3.1 鋪展因子
        5.3.2 動(dòng)態(tài)接觸角
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 對(duì)今后工作的展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3775921