基于SPH方法的液滴撞擊固壁過(guò)程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、自由表面流動(dòng)問(wèn)題在自然界中廣泛存在，例如水利工程中的潰壩、自由表面溢流、明渠水流等，它無(wú)處不在影響著人類(lèi)的生存和發(fā)展，因此自由表面流動(dòng)的研究也具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。液滴與固體壁面的碰撞是典型的自由表面流動(dòng)問(wèn)題。液滴與壁面碰撞后的擴(kuò)散、回彈甚至破碎現(xiàn)象廣泛地存在于化工制造、冶金技術(shù)等工業(yè)過(guò)程中，因此，研究液滴撞擊固壁現(xiàn)象能更好地了解具有自由表面流動(dòng)問(wèn)題。
　　 本文采用拉格朗日形式的無(wú)網(wǎng)格粒子法-光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法(SPH)

2、對(duì)液滴撞擊固壁問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬研究。研究了適用于廣義流體動(dòng)力學(xué)的SPH的基本方程及與其相關(guān)的數(shù)值技術(shù)，由拉格朗日形式下的流體基本方程推導(dǎo)出SPH形式下的流體基本方程。通過(guò)采用人工壓縮率，把所有理論不可壓縮流體?；癁閷?shí)際上是弱可壓縮的；通過(guò)采用人工粘性來(lái)消除計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生的非物理振蕩。
　　 采用SPH方法建立了二維液滴撞擊固壁基本模型，對(duì)液滴撞擊固壁后的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬結(jié)果與物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析；對(duì)撞擊固壁后

3、液滴內(nèi)部流場(chǎng)、壓強(qiáng)場(chǎng)、特征粒子的運(yùn)動(dòng)速度及位移情況進(jìn)行分析研究；通過(guò)改變相關(guān)參數(shù)，如液滴的初始撞擊速度、液滴的初始半徑等，研究以上相關(guān)因素對(duì)液滴撞擊固壁后鋪展因素的影響；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)建立三維模型，來(lái)研究三維情況下液滴撞擊固壁后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
　　 建立液滴撞擊固壁后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的理論模型，研究分析液滴鋪展因素與接觸角問(wèn)的關(guān)系及液滴的撞擊速度與接觸角間的關(guān)系，從而得到液滴的鋪展因素與液滴的撞擊速度之間的關(guān)系，并把理論推導(dǎo)結(jié)果與數(shù)值模