液滴撞擊超疏水壁面運(yùn)動(dòng)的模擬研究.pdf

1、噴霧撞壁的現(xiàn)象廣泛存在于各個(gè)領(lǐng)域。在直噴式汽油機(jī)和高速、高壓中小型直噴式柴油機(jī)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(dòng)機(jī)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(duì)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(duì)象，開展了液滴撞擊超疏水壁面運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)性研究。研究工作可以豐富液滴撞壁的研究?jī)?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(shí)，壁面親水性對(duì)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(duì)液滴垂直撞擊超疏水壁面的運(yùn)動(dòng)進(jìn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài);分析了液滴初始粒徑以及初始速度對(duì)撞壁后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響;通過對(duì)壓力場(chǎng)及速度場(chǎng)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(yùn)動(dòng)的研究。分析了液滴斜向撞擊干壁面鋪展運(yùn)動(dòng)時(shí)液滴形態(tài)及特征參數(shù)的變化歷程;獲得了初始條件對(duì)液滴斜向撞壁后鋪展運(yùn)動(dòng)的影響規(guī)律;對(duì)壁面處氣泡卷吸形成過程及初始條件和壁面親水性對(duì)氣泡形成的影響進(jìn)行了仿真分析。
　　結(jié)合以上研究?jī)?nèi)容，開展了液滴斜向撞擊超疏水壁面運(yùn)動(dòng)的研究。對(duì)比分析液滴斜向撞擊超疏水壁面運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化;研究液滴斜向撞壁后鋪展及反

4、彈運(yùn)動(dòng)，得到撞擊角度及初始條件對(duì)鋪展及反彈運(yùn)動(dòng)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(duì)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(duì)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