【摘要】：基底材質(zhì)、壁面溫度、潤濕性以及流體的性質(zhì)等因素通過影響液滴的接觸角和三相接觸線,從而對(duì)液滴的動(dòng)力學(xué)特性產(chǎn)生影響。深入研究這些因素對(duì)液滴運(yùn)動(dòng)影響的內(nèi)在機(jī)理有助于調(diào)控液滴運(yùn)動(dòng),進(jìn)而改進(jìn)工藝和提高產(chǎn)品質(zhì)量。本文采用數(shù)值模擬的方法,對(duì)加熱表面上液滴三相接觸線的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了探討。首先,基于潤滑理論,采用滑移邊界條件建立二維液滴厚度的演化模型和移動(dòng)接觸線動(dòng)力學(xué)模型,通過數(shù)值模擬研究了均勻加熱基底上固著液滴蒸發(fā)時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性,分析蒸發(fā)量與液-氣、固-氣和液-固界面張力溫度敏感性對(duì)壁面潤濕性和液滴動(dòng)態(tài)特性的影響;其次,針對(duì)存在水平溫度梯度基底上的自潤濕流體液滴,模擬計(jì)算不考慮蒸發(fā)時(shí)的液滴熱毛細(xì)遷移特性,分析液-氣界面張力極小值對(duì)應(yīng)溫度在壁面上的位置(簡稱臨界點(diǎn))與液滴所處位置間的相對(duì)關(guān)系對(duì)液滴運(yùn)動(dòng)特性的影響;最后,針對(duì)均勻加熱的傾斜壁面上自潤濕流體液滴,模擬計(jì)算相同壁面潤濕條件下,液-氣界面張力與溫度正相關(guān)、負(fù)相關(guān)以及呈二次函數(shù)關(guān)系時(shí)液滴的遷移特性,并進(jìn)一步分析了界面張力與溫度呈二次函數(shù)關(guān)系時(shí),壁面傾斜角度、毛細(xì)數(shù)、邦德數(shù)以及熱毛細(xì)力對(duì)液滴運(yùn)動(dòng)特性的影響。研究表明:(1)重力促進(jìn)液滴的鋪展,而毛細(xì)力與熱毛細(xì)力對(duì)液滴的鋪展起抑制作用;當(dāng)各個(gè)界面張力對(duì)溫度的敏感性不同時(shí),液滴的演化過程呈現(xiàn)出不同特點(diǎn),通過改變固-氣界面張力溫度敏感系數(shù)調(diào)控處于蒸發(fā)狀態(tài)下的液滴運(yùn)動(dòng)更加有效。(2)當(dāng)壁面潤濕性不隨溫度變化時(shí),液滴總是向界面張力高的方向移動(dòng);當(dāng)壁面潤濕性隨溫度發(fā)生變化時(shí),無論臨界點(diǎn)與液滴位置存在何種關(guān)系,受高溫側(cè)壁面潤濕性惡化的影響,液滴均移向低溫側(cè)�？刂埔旱芜\(yùn)動(dòng)可通過調(diào)控臨界點(diǎn)與液滴位置間的關(guān)系來實(shí)現(xiàn),欲抑制液滴向低溫區(qū)域的遷移,應(yīng)使液滴位于臨界點(diǎn)右側(cè)。(3)熱毛細(xì)力方向?qū)σ旱武佌勾嬖谥匾绊?若常規(guī)流體液滴與自潤濕流體液滴對(duì)某一壁面潤濕性相同,則相對(duì)于常規(guī)流體液滴,自潤濕流體液滴鋪展更迅速;壁面傾角的增加會(huì)加速自潤濕流體液滴的向下滑移;毛細(xì)數(shù)的增大會(huì)推遲液滴左接觸線進(jìn)入釘扎狀態(tài),并延長其釘扎時(shí)間,而邦德數(shù)的增加會(huì)令左接觸線提前進(jìn)入釘扎狀態(tài),且使得釘扎時(shí)間縮短;較大的熱毛細(xì)力致使液滴向下運(yùn)動(dòng)過程中液膜厚度在壁面上的分布相對(duì)均勻。
【圖文】：

液滴演化過程(a)輪廓；(b)接觸線；(c)最大高度

液滴演化過程中的各作用項(xiàng)影響(a)整體過程；(b)階段II和III由(2-26)式可知液滴運(yùn)動(dòng)歷程受毛細(xì)力、重力及熱毛細(xì)力和蒸發(fā)等因素的影響
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O353.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2656639