液滴撞擊固體壁面現(xiàn)象在內(nèi)燃機燃燒、噴霧冷卻、農(nóng)藥噴灑及噴墨打印等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,液滴撞擊固體壁面過程中的復(fù)雜流動行為直接影響著上述工農(nóng)業(yè)應(yīng)用的實施效果。納米流體是分散有納米尺寸顆粒的新型流體,由于納米流體的優(yōu)異導(dǎo)熱導(dǎo)磁特性,在高效換熱及新材料制造領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。高分子材料由于特殊的流變學(xué)行為,在微流控和材料沉積制備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而,納米顆粒和高分子材料的加入往往會使基液表現(xiàn)出包括剪切變稀、粘彈性和屈服應(yīng)力在內(nèi)的多種非牛頓流體特性,而非牛頓流體特性的存在會顯著改變流體的流動行為。目前關(guān)于液滴撞擊固體壁面的研究,主要關(guān)注的是牛頓流體液滴,尚缺乏針對非牛頓流體液滴撞擊固體壁面的深入探索。本文聚焦于非牛頓剪切變稀特性對液滴撞擊固體壁面行為的影響,配制了表現(xiàn)出剪切變稀特性的納米流體和高分子溶液,采用旋轉(zhuǎn)流變儀分析了配制非牛頓流體的流變學(xué)行為�；诟咚贁z像技術(shù)搭建可視化實驗平臺,捕捉液滴撞擊固體壁面的過程�；谟邢拊詈纤郊椒ㄇ蠼庀嘟缑娴囊苿�,構(gòu)建液滴撞擊壁面的數(shù)值模型。結(jié)合實驗觀察,數(shù)值模擬和理論分析探索剪切變稀特性對液滴撞擊固體壁面行為的影響。對納米流體液滴撞擊固體...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號表
希臘字母
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 液滴撞擊壁面在增材制造中的應(yīng)用
        1.1.2 液滴撞擊壁面在動力機械中的應(yīng)用
        1.1.3 液滴撞擊壁面在噴霧冷卻中的應(yīng)用
    1.2 液滴撞擊固體壁面行為的實驗研究進展
        1.2.1 液滴撞擊壁面過程中的氣體卷吸行為
        1.2.2 液滴撞擊壁面過程中的濺射行為
        1.2.3 液滴撞擊固體壁面過程中的奇異射流行為
    1.3 液滴撞擊固體壁面行為的數(shù)值模擬研究進展
        1.3.1 界面運動的顯式求解方法
        1.3.2 界面運動的隱式求解方法
        1.3.3 介觀和微觀多相流動求解方法
    1.4 液滴撞擊固體壁面后最大無量綱直徑的理論研究進展
    1.5 非牛頓流體液滴撞擊固體壁面行為研究進展
        1.5.1 粘彈性液滴撞擊壁面行為研究進展
        1.5.2 屈服應(yīng)力流體液滴撞擊壁面行為研究進展
        1.5.3 剪切變稀流體液滴撞擊壁面行為研究進展
        1.5.4 剪切增稠流體液滴撞擊固體壁面的行為研究
    1.6 本文主要研究內(nèi)容
第二章 非牛頓流體力學(xué)基礎(chǔ)及實驗和數(shù)值模擬方法
    2.1 流變學(xué)與一般非牛頓流體
        2.1.1 流變學(xué)
        2.1.2 含顆粒流體(納米流體)
        2.1.3 高分子材料流體
        2.1.4 含表面活性劑流體
        2.1.5 生物流體
    2.2 非牛頓流體力學(xué)理論基礎(chǔ)
        2.2.1 非牛頓流體定義
        2.2.2 剪切變稀流體
    2.3 流變學(xué)測試系統(tǒng)
        2.3.1 流變學(xué)測試實驗設(shè)備
        2.3.2 流變學(xué)測試方法
    2.4 液滴撞擊固體壁面可視化實驗系統(tǒng)
        2.4.1 液滴撞擊壁面實驗設(shè)備
        2.4.2 液滴撞擊壁面過程捕捉方法
    2.5 液滴撞擊固體壁面數(shù)值模擬方法
        2.5.1 水平集方程
        2.5.2 相界面初始化
        2.5.3 相界面處物理量處理
        2.5.4 流動控制方程
        2.5.5 表面張力求解
        2.5.6 壁面浸潤性求解
        2.5.7 剪切變稀流體本構(gòu)方程
    2.6 本章小結(jié)
第三章 納米流體液滴撞擊固體壁面行為研究
    3.1 納米流體制備及分散穩(wěn)定性分析
    3.2 納米流體流變學(xué)行為分析
    3.3 納米流體液滴撞擊壁面行為的實驗研究
    3.4 納米流體液滴撞擊壁面行為的數(shù)值模擬研究
    3.5 本章小結(jié)
第四章 剪切變稀液滴撞擊固體壁面行為的數(shù)值模擬研究
    4.1 數(shù)值模型及模型驗證
        4.1.1 數(shù)值模型
        4.1.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
        4.1.3 界面追蹤方程驗證
        4.1.4 剪切變稀流體液滴撞擊壁面驗證
    4.2 流變學(xué)參數(shù)的影響
        4.2.1 冪律指數(shù)m的影響
        4.2.2 稠度系數(shù)K的影響
    4.3 表面張力的影響
    4.4 撞擊慣性力的影響
    4.5 壁面浸潤性的影響
    4.6 液滴撞擊壁面后最大無量綱直徑預(yù)測模型
    4.7 本章小結(jié)
第五章 非牛頓流體液滴撞擊超疏水壁面行為研究
    5.1 超疏水現(xiàn)象
    5.2 超疏水壁面的制備
    5.3 高分子溶液制備及流變學(xué)行為分析
    5.4 純水液滴撞擊超疏水壁面行為
        5.4.1 純水液滴撞擊超疏水壁面的實驗研究
        5.4.2 純水液滴撞擊超疏水壁面的數(shù)值模擬研究
    5.5 黃原膠液滴撞擊超疏水壁面行為
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間學(xué)術(shù)成果



本文編號：3825924