液滴碰撞現(xiàn)象廣泛存在于自然界和工業(yè)應(yīng)用之中。雖然前人已經(jīng)對液滴碰撞問題做了大量研究,但前人主要局限于相同組分液滴的碰撞,缺少對不可混溶液滴碰撞的定量研究。因此本文采用自適應(yīng)網(wǎng)格的三相擴(kuò)散界面方法進(jìn)行數(shù)值模擬,著重研究了兩個(gè)相同大小不可混溶液滴正碰后的對稱演化與非對稱演化。主要內(nèi)容可以分為以下三個(gè)部分:（1）發(fā)展了基于自適應(yīng)網(wǎng)格加密技術(shù)和并行計(jì)算技術(shù)的三相擴(kuò)散界面方法。我們利用開源軟件包PARAMESH實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)格塊的自適應(yīng)網(wǎng)格方法和基于MPI通訊協(xié)議的并行計(jì)算功能。通過氣泡上升算例驗(yàn)證了程序的收斂性,通過與復(fù)合液滴鋪展及管道中三相流動(dòng)這兩個(gè)問題的解析解進(jìn)行對比驗(yàn)證了程序的準(zhǔn)確性,最后通過使用不同加密等級和不同計(jì)算核心數(shù)模擬了液滴撞擊液池的問題,給出了并行化后程序的總體性能。（2）對不可混溶液滴正碰的對稱演化進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。我們改變液滴的韋伯?dāng)?shù)We以及兩個(gè)液滴間液-液界面表面張力系數(shù)與液滴和環(huán)境氣體間氣-液界面表面張力系數(shù)之比λσ1,探究了液滴慣性和界面在液滴相互作用中所起到的影響。基于對碰撞液滴的相態(tài)學(xué)觀察以及能量轉(zhuǎn)化的分析,提出了等效表面張力系數(shù)σ*,利用等效表面張力系數(shù)σ*,... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４相同大小烷烴液滴正碰的四種流動(dòng)模態(tài)，相應(yīng)模態(tài)和參數(shù)（Ｔ＾ｅ）依次為：小變形后的??融合（０．１９）、回彈（３．６）、大變形后的融合（１３．４）和反射分離（４５．６）?（Ｊｉａｎｇ?ｅｆａ〖．，１９９２）

１．２研宄現(xiàn)狀???ｏｏｏｏ＾ｏ〇ｏ〇〇??〇〇?？?〇?Ｓ?〇）?ＣＯ?〇〇?Ｃ?０??ＯＯ?０９?〇?〇?＾?Ｏ?〇?〇??〇〇?＾?＾?〇？〇〇?〇〇。〇??圖１．４相同大小烷烴液滴正碰的四種流動(dòng)模態(tài)，相應(yīng)模態(tài)和參數(shù)（Ｔ＾ｅ）依次為：小變形后的??融合（０．１９）、回彈（３．６）、大變形后的融合（１３．４）和反射分離（４５．６）?（Ｊｉａｎｇ?ｅｆａ〖．，１９９２）。??＜Ｐ?０?％?〇?Ｏ?Ｏ??＜Ｐ?＾?＾?＾?〇〇??＜Ｐ?＾?＼?＾?＾?０?〇??＜Ｐ?％?＾??圖１．５相同大小烷烴液滴偏心碰撞的四種流動(dòng)模態(tài)，相應(yīng)模態(tài)和參數(shù)（ＶＴｅ）依次為：小變??形后的融合（０．１９）、回彈（３．６）、大變形后的融合（１３．４）和拉伸分離（５４．３）?（Ｊｉａｎｇ?ｅｆｄ，??１９９２）。??－６－??

１．２研宄現(xiàn)狀???岐、（、鈦、磉）（＞?ｆ，?（Ｉ??了?｜?＇?Ａ?＿?１?：、??＜?）〇?｜?？＇?＂７?？?｜?費(fèi)?＞?卜、、（Ｐ??圖１．６不同大小的水滴正碰（Ｔａｎｇ?ｅｔ以，２０１６），相應(yīng)參數(shù)（Ｗｅ，?△）依次為：（１．２５，??２．０９），?（１４．５，?２．７８），（１７．２，?２．４３）。??比較了酒精液滴與柴油液滴的碰撞以及柴油液滴之間的碰撞，由于表面張力差異酒精??液滴同樣會(huì)在柴油液滴表面發(fā)生鋪展行為。比起柴油液滴之間的碰撞，酒精液滴與??柴油液滴在正碰時(shí)，更易發(fā)生反射分離，而偏心碰撞時(shí)則較難發(fā)生拉伸分離，這是??由于液滴之間的液橋由于鋪展行為變得更厚從而難以斷裂。Ｐｌａｎｃｈｅｔｔｅ?ｅｉａ／．?（２０１０）??研宄了水／甘油混合物液滴和硅油液滴之間的碰撞，當(dāng)碰撞速度較小時(shí)油滴會(huì)完全包??裹住水滴，而當(dāng)碰撞速度較大時(shí)發(fā)生分離會(huì)形成一個(gè)純油滴和一個(gè)油包水的復(fù)合液??滴。在水／甘油混合物液滴和硅油液滴之間的碰撞中，硅油液滴的粘性對碰撞結(jié)果影??響較大，并且復(fù)合液滴外層液體的厚度隨撞擊參數(shù)叉的減小而減校Ｐｌａｎｃｈｅｔｔｅｅｉ??ａＺ．?（２０１２）系統(tǒng)地研宄了水／甘油混合物液滴和硅油液滴之間的碰撞（圖１．７?），在低韋??伯?dāng)?shù)ＶＦｅ下原本的融合模態(tài)不再出現(xiàn)，取而代之的是油滴完全包裹水滴的包裹模態(tài)，??在液滴正碰時(shí)，發(fā)現(xiàn)了反射分離模態(tài)下的三種子模態(tài)，分別是，穿刺分離：液滴碰撞??分離形成一個(gè)油包水的復(fù)合液滴和一個(gè)在碰撞另一端的純油液滴；單反射分離：液滴??碰撞分離成兩個(gè)油包水的復(fù)合液滴；準(zhǔn)反射分離：液滴碰撞分離形成一個(gè)油包水的復(fù)??合液滴和一個(gè)在原碰撞端的純油液滴，在液滴偏心碰撞時(shí)拉伸分


本文編號(hào)：3104930