液滴撞击液膜过程的CLSVOF模拟及其在太空环境下的动力学特性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ylylyl123
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采用新的相面追踪方法耦合水平集——体积分数法(CLSVOF)对液滴撞击倾斜表面液膜的过程进行追踪模拟仿真研究。采用VOF方法和Level Set方法的优势,对倾斜液膜的形态演化及飞溅过程进行数值模拟,并对液滴撞击液膜过程中形成的空气卷吸现象进行研究并探讨了撞击角对此的影响,分析了液滴撞击后液体内部的压力和速度分布,对液滴撞击倾斜表面液膜的飞溅过程进行讨论,并与实验结果进行了对比,验证了CLSVOF方法研究液滴撞击倾斜液膜的可行性。  在流体仿真软件中配置太空模拟环境,建立喷射器简化模型,分析计算在不同喷嘴直径、喷射速度、喷射时间等参数影响下,液体由器喷射、喷射出后在飞行过程中的物性变化、形态与分布特性,得出了液体材料喷射、飞行、玻璃附着过程中的形态、分布、闪蒸、固化等参数。在重力环境下,液滴受到重力作用都是不对称的,因此液滴不容易维持球状的平衡状态。而在微重力环境中,脉冲液流最终成为理想的圆球形液滴。  在热真空条件下对液体喷射并撞击液膜的过程进行了实验研究。运用高速摄影仪观察了液体在壁面上的铺展效果以及温度梯度对液体铺展的影响。主要观察液体材料从处于常温常压状态的喷射器突然进入真空低温环境后,其射流分布状态,如观察射流是连续或破碎状态,是否发散,是否闪蒸等。观察液体材料喷射并撞击到试验件玻璃后在真空冷背景下,试验件温度变化条件下的液体材料附着情况。向高温试验件玻璃喷射液体材料,观测液体材料在其玻璃的附着情况;获得了液体材料液滴到达喷射对象试验件后的铺展情况,测量了真空环境下不同温度时液体材料在喷射对象玻璃的铺展因子。
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