【摘 要】
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液滴碰撞壁面的现象在生活中颇为常见,如雨滴降落在荷叶表面、喷墨打印、内燃机直接将燃油喷到燃烧室内等。除此之外,在其他行业领域也十分常见,如农业中农药喷洒和灌溉农田、化
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液滴碰撞壁面的现象在生活中颇为常见,如雨滴降落在荷叶表面、喷墨打印、内燃机直接将燃油喷到燃烧室内等。除此之外,在其他行业领域也十分常见,如农业中农药喷洒和灌溉农田、化工中海水淡化过程中水平降膜蒸发和喷雾包衣技术等都涉及到液滴与固体壁面间相互碰撞的现象。因而,研究液滴碰撞固体壁面的现象,对充实和发展多相流体动力理论和传热传质理论具有重要的科学意义。 针对在水平固体壁面上静止的单个液滴形貌,本文从实验和理论推导两个方面进行了研究。在实验研究方面,采用高速摄像机拍摄了静止在固体壁面上单个液滴形貌的图像,使用软件Image-Pro-Plus提取了拍摄图片中液滴的轮廓。在理论研究方面,根据已建立的单个静态液滴半椭球形和球缺形的理论模型,对静止在固体壁面上的液滴微元体进行了受力分析,积分后推导出了液滴的静力平衡方程,利用数学中的二分法求得了静态液滴的铺展半径和高度值。之后在不同的初始条件下,分别将两种理论结果与实验进行了对比,得出了能更准确地描述液滴轮廓的条件以及理论模型。 针对在水平固体壁面上振荡的单个液滴形貌,本文从数值方面模拟了单个液滴碰撞平壁并达到静态平衡的振荡过程,探讨了当液滴以不同的初始条件(接触角、初始半径、撞击速度、动力粘度和表面张力系数)撞击壁面时,各个参数对固体壁面上单液滴振荡过程产生的影响,分析了振荡液滴铺展半径和高度、铺展半径和高度振荡的振幅、振荡周期及达到静态所需要的时间随各参数变化所呈现的规律。并且分析了液滴内部流场的变化情况,发现液滴内部不同部位流场的振荡运动是不同步的。本文还研究了不同初始形状的较大液滴(高度/半径=0.8、1.2和2.0)撞壁平壁后达到静止的形态,得出了不同的初始形状液滴的最终形态没有影响。
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