為了探究液滴碰撞在固體表面的動(dòng)力學(xué)特性,該文進(jìn)行了不同初速度的液滴以不同角度撞擊光滑不銹鋼表面的實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)研究了液滴的碰撞角度和Weber數(shù)對碰撞過程中液滴的動(dòng)力學(xué)特性,如液滴前后沿點(diǎn)位移、最大鋪展直徑、滑移距離等的影響。結(jié)果表明:液滴的最大無量綱鋪展直徑隨Weber數(shù)的增大而增大,隨斜面傾斜角度的增大而減小;但是,液滴最終靜止在表面時(shí)與表面的接觸直徑幾乎不受Weber數(shù)和碰撞角度的影響,而是取決于液滴在表面上的前進(jìn)接觸角和后退接觸角;另外,液滴的前后沿點(diǎn)位移和滑移距離隨碰撞角度和Weber數(shù)的增大都呈現(xiàn)上升趨勢。 

【文章來源】：清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019,59(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１液滴碰撞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

姚一娜，等：液滴碰撞傾斜壁面的動(dòng)力學(xué)特性１３１滴形狀明顯變化。最終，液滴在ｔ＝１７５ｍｓ時(shí)達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，即進(jìn)入穩(wěn)定潤濕階段，此時(shí)液滴的鋪展直徑為３．６７ｍｍ。而在圖２ｂ中，由于液滴沿斜面滑動(dòng)時(shí)間更長，使得液滴在滑動(dòng)階段就開始回縮，導(dǎo)致２個(gè)階段有所重疊。最終液滴在８２．６５ｍｓ時(shí)停止滑動(dòng)，此時(shí)靜止液滴的鋪展直徑為３．５４ｍｍ。圖２液滴以１．２０６ｍ／ｓ的速度碰撞在傾斜壁面上的動(dòng)力學(xué)過程２．２Ｗｅｂｅｒ數(shù)和碰撞角度的影響為了更好地描述液滴在斜面上的運(yùn)動(dòng)過程，本文定義了一個(gè)如圖３所示的坐標(biāo)系。球狀液滴直徑為Ｄ０，豎直向下的撞擊速度是Ｕ０，并可以分解為垂直斜面方向的速度Ｕｎ和平行斜面方向的速度Ｕｔ。液滴下落后最先與表面接觸的點(diǎn)定義為原點(diǎn)，平行斜面向下的方向定義為ｘ軸的正方向。液滴運(yùn)動(dòng)過程中與表面接觸的最前沿的點(diǎn)和最后沿的點(diǎn)分別定義為前沿點(diǎn)和后沿點(diǎn)，前后沿點(diǎn)相對于碰撞點(diǎn)的位移分別為ｘｆ和ｘｂ，液滴運(yùn)動(dòng)過程中與表面的接觸直徑定義為鋪展直徑Ｄｓ。圖３液滴撞擊傾斜表面的坐標(biāo)系本文采用Ｗｅｂｅｒ數(shù)來表征液滴的性質(zhì)，豎直方向上液滴的Ｗｅｂｅｒ數(shù)定義如式（１）所示，垂直斜面和平行斜面方向的Ｗｅｂｅｒ數(shù)可分別定義為式（２）和式（３）。Ｗｅ＝ρＵ２０Ｄ０σ，（１）ＷｅＮ＝ρＵ２ｎＤ０σ，（２）ＷｅＴ＝ρＵ２ｔＤ０σ．（３）其中：ρ為密度，σ為表面張力，ＷｅＮ為垂

最終，液滴在ｔ＝１７５ｍｓ時(shí)達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，即進(jìn)入穩(wěn)定潤濕階段，此時(shí)液滴的鋪展直徑為３．６７ｍｍ。而在圖２ｂ中，由于液滴沿斜面滑動(dòng)時(shí)間更長，使得液滴在滑動(dòng)階段就開始回縮，導(dǎo)致２個(gè)階段有所重疊。最終液滴在８２．６５ｍｓ時(shí)停止滑動(dòng)，此時(shí)靜止液滴的鋪展直徑為３．５４ｍｍ。圖２液滴以１．２０６ｍ／ｓ的速度碰撞在傾斜壁面上的動(dòng)力學(xué)過程２．２Ｗｅｂｅｒ數(shù)和碰撞角度的影響為了更好地描述液滴在斜面上的運(yùn)動(dòng)過程，本文定義了一個(gè)如圖３所示的坐標(biāo)系。球狀液滴直徑為Ｄ０，豎直向下的撞擊速度是Ｕ０，并可以分解為垂直斜面方向的速度Ｕｎ和平行斜面方向的速度Ｕｔ。液滴下落后最先與表面接觸的點(diǎn)定義為原點(diǎn)，平行斜面向下的方向定義為ｘ軸的正方向。液滴運(yùn)動(dòng)過程中與表面接觸的最前沿的點(diǎn)和最后沿的點(diǎn)分別定義為前沿點(diǎn)和后沿點(diǎn)，前后沿點(diǎn)相對于碰撞點(diǎn)的位移分別為ｘｆ和ｘｂ，液滴運(yùn)動(dòng)過程中與表面的接觸直徑定義為鋪展直徑Ｄｓ。圖３液滴撞擊傾斜表面的坐標(biāo)系本文采用Ｗｅｂｅｒ數(shù)來表征液滴的性質(zhì)，豎直方向上液滴的Ｗｅｂｅｒ數(shù)定義如式（１）所示，垂直斜面和平行斜面方向的Ｗｅｂｅｒ數(shù)可分別定義為式（２）和式（３）。Ｗｅ＝ρＵ２０Ｄ０σ，（１）ＷｅＮ＝ρＵ２ｎＤ０σ，（２）ＷｅＴ＝ρＵ２ｔＤ０σ．（３）其中：ρ為密度，σ為表面張力，ＷｅＮ為垂直斜面方向Ｗｅｂｅｒ數(shù)，ＷｅＴ為平行斜面方向Ｗｅｂｅｒ數(shù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]汽-水分離器內(nèi)雙液滴碰撞的數(shù)值模擬研究[J]. 張迪,羅琦,黃偉,王侃.  核動(dòng)力工程. 2015(01)
[2]速度對液滴撞擊超疏水壁面行為特性的影響[J]. 楊寶海,王宏,朱恂,丁玉棟,周勁.  化工學(xué)報(bào). 2012(10)
[3]噴霧冷卻中微液滴碰撞薄液膜的流動(dòng)與換熱[J]. 王磊,淮秀蘭,陶毓伽,王立.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2010(06)



本文編號(hào)：3599901