液滴撞擊細(xì)纖維現(xiàn)象在空氣過濾、淡水收集及纖維涂層等工程領(lǐng)域很常見,研究該過程的動(dòng)力學(xué)行為及捕集機(jī)理,對(duì)提高纖維過濾器效率、優(yōu)化捕獲液滴數(shù)量具有重要意義。簡(jiǎn)要分析了液滴碰撞動(dòng)力學(xué);綜述了國內(nèi)外學(xué)者對(duì)液滴撞擊細(xì)纖維動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行的可視化及數(shù)值研究,討論了撞擊速度與絲徑、偏心距和纖維表面溫度、纖維彈性等參數(shù)對(duì)碰撞后流動(dòng)狀態(tài)及液膜厚度的影響,以及液滴在細(xì)纖維上的形狀和臨界體積等問題。結(jié)合電場(chǎng)作用下液滴的動(dòng)力學(xué)特性,耦合電場(chǎng)和重力場(chǎng)是未來研究液滴碰撞動(dòng)力學(xué)的重要方向。 

【文章來源】：熱能動(dòng)力工程. 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

液滴撞擊細(xì)纖維的3種結(jié)果

中心撞擊與偏心撞擊的比較

關(guān)于液滴撞擊復(fù)雜結(jié)構(gòu)的研究主要集中在環(huán)境溫度下的液滴動(dòng)力學(xué)問題上。但在工程上經(jīng)�？梢杂^察到在高溫下液滴對(duì)高曲率結(jié)構(gòu)的跌落沖擊,了解其傳熱機(jī)理的動(dòng)力學(xué)特性將促進(jìn)現(xiàn)有的熱應(yīng)用,并為潛在的發(fā)展提供指導(dǎo)。Lee等人[22]對(duì)焦耳加熱鎳鉻絲進(jìn)行了跌落沖擊實(shí)驗(yàn),報(bào)告了液滴對(duì)加熱金屬絲的碰撞動(dòng)力學(xué),觀察記錄了3種模式(隨溫度升高,沖擊方式分別為尾部、飛濺和跳躍)的轉(zhuǎn)變(見圖3)。通過理論分析建立的3種不同模式之間過渡的基本物理模型表明,液滴的直徑和沖擊速度是決定跳躍模式閾值溫度的關(guān)鍵因素,而成核沸騰溫度和韋伯?dāng)?shù)等液體性質(zhì)是影響飛濺模式發(fā)生的決定性因素。Rajesh等人[23]實(shí)驗(yàn)研究了單液滴撞擊到凹凸輪廓的過熱圓柱形表面的動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn),凹凸表面上的液滴形貌和擴(kuò)展特性與平面完全不同。沖擊韋伯?dāng)?shù)對(duì)液滴的最大擴(kuò)散因子和停留時(shí)間有顯著影響,而表面過熱度對(duì)液滴的停留時(shí)間影響較小。此外,動(dòng)量的不對(duì)稱分布使凸面和凹面的接觸時(shí)間分別減少了16%和24%,流體在方位角方向的優(yōu)先延伸會(huì)使液滴在凸面上擴(kuò)展的更大。孫炎俊等人[24]對(duì)液滴碰撞高溫曲面也進(jìn)行了可視化研究,探討了曲面結(jié)構(gòu)對(duì)液滴碰撞沸騰現(xiàn)象的影響,分析了表面溫度及曲面直徑對(duì)液滴鋪展特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),液滴在凹面上動(dòng)態(tài)Leidenfrost溫度更低;當(dāng)表面溫度較低時(shí)液滴最大鋪展直徑更大;凸面上液滴鋪展比相對(duì)更小而凹面上鋪展更大。范瑤等人[25]通過對(duì)比液滴撞擊常溫及過冷彎曲壁面過程中的液滴動(dòng)力學(xué)行為的差異,得到了壁面曲率及過冷度對(duì)液滴鋪展行為的影響規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著圓柱體曲率的增加,周向上液膜鋪展更好而軸向上更差;隨著表面過冷度的增加,液滴的鋪展更差且振蕩馳豫時(shí)間更短,表層液膜結(jié)冰速率加快。然而,低溫壁面上液滴的鋪展要好于常溫壁面上液滴的鋪展。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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