液滴撞擊超疏水壁面運動的模擬研究.pdf

1、噴霧撞壁的現(xiàn)象廣泛存在于各個領(lǐng)域。在直噴式汽油機和高速、高壓中小型直噴式柴油機中，受燃燒室空間幾何形狀的影響，噴霧撞壁現(xiàn)象的出現(xiàn)幾乎不可避免。燃油撞壁后的物理過程直接影響發(fā)動機的熱效率與污染物排放，單液滴撞壁的研究是液滴撞壁研究的基礎(chǔ)。而對于超疏水壁面上液滴撞擊行為的研究還不十分全面，因此論文以單液滴為研究對象，開展了液滴撞擊超疏水壁面運動的基礎(chǔ)性研究。研究工作可以豐富液滴撞壁的研究內(nèi)容，為液滴碰壁現(xiàn)象的控制及利用研究提供理論依據(jù)。

2、r>　　液滴撞擊壁面時，壁面親水性對液滴撞擊壁面后的變化歷程具有重要的影響。本文首先通過建立液滴撞壁二維模型，使用流體軟件Fluent中相界面追蹤的復(fù)合Level Set-VOF方法對液滴垂直撞擊超疏水壁面的運動進行了研究。研究了液滴撞擊超疏水壁面液滴形態(tài)變化，得到了不同初始條件下撞壁后呈鋪展、反彈及破碎的運動狀態(tài);分析了液滴初始粒徑以及初始速度對撞壁后運動狀態(tài)的影響;通過對壓力場及速度場分析，得到液滴發(fā)生反彈及破碎現(xiàn)象的原因;探索得出

3、了一定條件下液滴垂直撞擊超疏水壁面反彈及破碎的臨界條件。
　　其次，開展了液滴斜向撞擊壁面運動的研究。分析了液滴斜向撞擊干壁面鋪展運動時液滴形態(tài)及特征參數(shù)的變化歷程;獲得了初始條件對液滴斜向撞壁后鋪展運動的影響規(guī)律;對壁面處氣泡卷吸形成過程及初始條件和壁面親水性對氣泡形成的影響進行了仿真分析。
　　結(jié)合以上研究內(nèi)容，開展了液滴斜向撞擊超疏水壁面運動的研究。對比分析液滴斜向撞擊超疏水壁面運動狀態(tài)變化;研究液滴斜向撞壁后鋪展及反

4、彈運動，得到撞擊角度及初始條件對鋪展及反彈運動的影響，并分析了反彈現(xiàn)象產(chǎn)生的原因;著重研究撞擊角度及初始條件對液滴斜向撞擊超疏水壁面破碎行為的影響，分析了破碎現(xiàn)象產(chǎn)生的原因;探索得出了一定條件下液滴斜向撞擊超疏水壁面反彈及破碎的臨界條件。
　　最后，文章開展了對液滴撞擊超疏水壁面上較薄液體層，液膜發(fā)生斷裂現(xiàn)象的探索性研究。分析得出了隨著壁面親水性的減弱，有利于液滴撞擊較薄液體層發(fā)生液膜斷裂現(xiàn)象;研究了液滴初速度、液滴初始粒徑及液膜