發(fā)布時(shí)間：2021-09-08 06:57

　　液滴撞擊壁面現(xiàn)象廣泛存在于工業(yè)與日常生活中,掌握液滴撞擊壁面的動(dòng)態(tài)行為變化規(guī)律,是深入研究液滴撞擊動(dòng)力學(xué),探究微小液膜粘附流動(dòng)機(jī)理的關(guān)鍵所在,對(duì)石油化工、燃油霧化、涂層等工業(yè)應(yīng)用具有重要意義。本文依托“浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目”（LY15E060007）與“省科技計(jì)劃新苗人才計(jì)劃”（2018R407064）,圍繞著液滴碰撞這一科學(xué)問題,在自行搭建的液滴撞擊平臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置上,開展了生物質(zhì)油滴撞擊常溫與熱壁面動(dòng)態(tài)行為特性的實(shí)驗(yàn)研究工作,分析了熱壁面上附著后的液滴蒸發(fā)行為過程,主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)具體如下:1)液滴在較高韋伯?dāng)?shù)下撞擊干燥常溫壁面的動(dòng)態(tài)行為實(shí)驗(yàn)研究。采用動(dòng)態(tài)鋪展因子實(shí)時(shí)考察了液滴撞擊常溫干燥壁面的完整動(dòng)態(tài)行為過程,著重分析了典型壁面結(jié)構(gòu)（曲率）、韋伯?dāng)?shù)、油滴物性等參數(shù)變化的影響,進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析,并與前人研究結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明幾何結(jié)構(gòu)對(duì)液滴鋪展行為影響明顯,曲率較小時(shí),液滴撞擊后呈現(xiàn)明顯的鋪展、回縮、震蕩、及附著動(dòng)態(tài)行為過程,并隨曲率減小,最大鋪展因子逐漸趨向于撞擊平面壁面的最大鋪展因子;曲率較大時(shí),液滴撞擊后液膜鋪展會(huì)超出曲面直徑,甚至?xí)霈F(xiàn)滑落破碎;液膜鋪展結(jié)果與Zhu等... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

液滴撞擊常溫干燥壁面的基本現(xiàn)象[31]

科技大學(xué)碩士學(xué)位論文5金屬表面的動(dòng)態(tài)過程。對(duì)液滴撞擊熱壁面的反彈現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)壁面溫度比較高時(shí)，液滴會(huì)從固體壁面上彈起，且金屬表面的溫度升高至400℃時(shí)，液滴撞擊壁面后呈現(xiàn)球形形態(tài)。液滴撞擊熱壁面時(shí)，會(huì)和周圍環(huán)境進(jìn)行熱量交換，液滴撞擊壁面后表現(xiàn)出更為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程[28]。根據(jù)撞擊熱壁面后液滴完全蒸發(fā)的時(shí)長，Moreira等人[41]將液滴撞擊熱表面后的在熱壁面上的蒸發(fā)狀態(tài)分為四種形式：膜態(tài)蒸發(fā)(Filmevaporation)、核態(tài)沸騰(Nucleateboiling)、過渡沸騰(Transitionboiling)、膜態(tài)沸騰(Filmboling)，如圖1.3所示。當(dāng)壁面溫度低于液滴飽和溫度（Tsat）時(shí)，液滴撞擊固體表面之后會(huì)在壁面上鋪展、回縮、震蕩后穩(wěn)定，隨后呈現(xiàn)膜態(tài)蒸發(fā)模式[43]（Filmevaporation）；在較大速度撞擊下，液滴撞擊后會(huì)產(chǎn)生飛濺破碎的現(xiàn)象（Splash）。當(dāng)壁面溫度在飽和溫度之上時(shí)，液滴與固體壁面之間有較強(qiáng)的熱量交換，使液滴與壁面之間出現(xiàn)氣泡[44]；當(dāng)液滴撞擊速度增加時(shí)，液滴與固體壁面之間有更大的接觸面積，氣泡更容易穿透較薄的液膜而形成噴濺，呈現(xiàn)核態(tài)沸騰模式[45](Nucleateboiling)。當(dāng)撞擊壁面的溫度足夠高時(shí)，液滴的迅速蒸發(fā)會(huì)在壁面和液滴之間形成一層蒸汽膜，阻礙液滴與撞擊壁面的傳熱作用，液滴呈現(xiàn)出懸浮于壁面之上的形態(tài)，此時(shí)，液滴呈現(xiàn)膜態(tài)沸騰模式(Filmboling)，其臨界溫度為Leidenfrost溫度（Tleid）。在核態(tài)沸騰到過渡沸騰的轉(zhuǎn)變點(diǎn)時(shí)，液滴與表面之間熱流密度達(dá)到最大，此熱流密度稱為稱為臨界熱流密度（Criticalheatflux，CHF），對(duì)應(yīng)固體表面溫度為CHF。以上研究表明液滴撞擊熱壁面后的動(dòng)態(tài)特征是由流體動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)共同決定的，Lee和Ryu[46]對(duì)不同速度撞擊不同溫度壁面后的現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，如圖1.4所示。其中TPA為液滴?

擊壁面的溫度足夠高時(shí)，液滴的迅速蒸發(fā)會(huì)在壁面和液滴之間形成一層蒸汽膜，阻礙液滴與撞擊壁面的傳熱作用，液滴呈現(xiàn)出懸浮于壁面之上的形態(tài)，此時(shí)，液滴呈現(xiàn)膜態(tài)沸騰模式(Filmboling)，其臨界溫度為Leidenfrost溫度（Tleid）。在核態(tài)沸騰到過渡沸騰的轉(zhuǎn)變點(diǎn)時(shí)，液滴與表面之間熱流密度達(dá)到最大，此熱流密度稱為稱為臨界熱流密度（Criticalheatflux，CHF），對(duì)應(yīng)固體表面溫度為CHF。以上研究表明液滴撞擊熱壁面后的動(dòng)態(tài)特征是由流體動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)共同決定的，Lee和Ryu[46]對(duì)不同速度撞擊不同溫度壁面后的現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，如圖1.4所示。其中TPA為液滴穩(wěn)定附著的最大溫度;TPB為液滴發(fā)生反彈時(shí)的臨界溫度;Tleid為Leidenfrost溫度;圖1.3液滴在熱固體表面上沸騰曲線[43]圖1.4液滴撞擊熱壁面的基本現(xiàn)象[46]當(dāng)液滴在飽和溫度下蒸發(fā)時(shí)，液滴蒸發(fā)呈現(xiàn)出三種狀態(tài)Pickneett[47]等人指出，液滴蒸發(fā)過程中主要存在三種模式：模式一：定接觸線模式，液滴在蒸發(fā)過程中三相接觸線保持不動(dòng)，稱為液滴的“釘扎效應(yīng)”（Pinning），隨著液滴的不斷蒸發(fā)，接觸角不斷減校模式二：定接觸角模式，在蒸發(fā)過程中，液固接觸角保持不變，隨著液滴的不斷蒸發(fā)，接觸面積不斷減小，從定接觸線模式過

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3390343