液滴碰撞流动液膜的特性及影响因素研究

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1、中文图书分类号：O359密级：公开UDC：532学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：液滴碰撞流动液膜的特性及影响因素研究论文作者：范国军学科：力学指导教师：刘赵淼教授论文提交日期:2014年6月UDC：532学校代码：10005中文图书分类号：O359学号：S201101007密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目液滴碰撞流动液膜的特性及影响因素研究英文题目ASTUDYOFSINGLEDROPLETIMPACTINGONMOVINGFILMANDTHEINFLUEN

2、CEFACTORS论文作者范国军学科专业流体力学研究方向工程与生物流体力学申请学位工学硕士指导教师刘赵淼教授所在单位机械工程与应用电子技术学院答辩日期2014年6月授予学位单位北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：范国

3、军日期：2014年6月3日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：范国军日期：2014年6月3日导师签名：刘赵淼日期：2014年6月3日摘要摘要液滴碰撞问题广泛存在于航空航天、喷墨打印、石油开采和喷淋冷却等工程技术领域之中，对液滴碰撞问题的研究对人们的生活和生产具有重要的指导意义。本文以水和甘油水溶液为实验介质

4、分析了碰撞产生飞溅液滴的影响因素，研究了皇冠喷起和中央喷射液柱的形成与发展过程，以及液滴直径大小、碰撞速度、粘度和液膜流动状态的因素对皇冠喷起和中央喷射液柱最大高度的影响规律。（1）液滴碰撞液膜产生飞溅液滴情况的影响因素研究。用可视化实验和数值模拟方法，分析了液滴直径大小、液滴碰撞速度、液体粘度和液膜流动状态对碰撞产生飞溅液滴情况的影响。研究指出：液滴直径大小和液滴的碰撞速度越大时，液滴碰撞液膜越容易产生飞溅现象，而且随着液滴直径或者液滴碰撞速度的增大，产生的飞溅液滴的数量和体积都呈增大趋势；而液体的粘度和液膜流量

5、对产生液滴飞溅起抑制作用，粘度越大越不容易产生飞溅液滴，液膜流量越大产生飞溅液滴的数量越少，体积也越小。（2）关于皇冠喷起的形状发展变化规律的影响因素研究。以实验和模拟相结合的方法研究皇冠变化过程，分析了液滴直径大小、液滴碰撞速度以及液体粘度对产生的皇冠喷起的高度的影响。研究结果表明：液滴直径大小和液滴的碰撞速度越大时，液滴碰撞液膜产生的皇冠喷起的最大高度就越高，而且皇冠喷起的最大高度与液滴直径大小和碰撞速度呈直线增长关系；液体粘度接近于水的液体碰撞所产生的皇冠的高度明显高于高粘度液体产生的皇冠高度。（3）中央喷射

6、液柱的高度和断裂机制分析研究。以可视化实验方法观测中央喷射液柱的产生和发展过程，研究液滴直径大小、碰撞速度、液体粘度和液膜流动状态对皇冠坍塌之后产生的中央喷射液柱的高度的影响以及对于中央液柱断裂机制的简单分析。实验结果指出：液滴直径大小和液滴的碰撞速度越大时，液滴碰撞液膜产生的皇冠喷起的最大高度就越高，而且中央喷射液柱的最大高度也与液滴直径大小和碰撞速度呈直线增长关系；对于没有产生飞溅液滴的碰撞情况，粘度对最终产生的中央喷射液柱最大高度无明显影响；而对于碰撞产生飞溅的情况，粘度越高，产生的中央液柱的最大高度也越大；

7、液滴滴落高度越大液滴粘度越小，越容易产生中央液柱的断裂。关键词：液滴碰撞；流动液膜；飞溅液滴；皇冠喷起；中央液柱-I-AbstractAbstractStudyondropletcollisionproblemhasimportantguidingsignificanceforthelifeandproduction.Inthispaper,experimentswereconductedonthefoundationoftheorieswithvisualizationplatformwhosemainmembe

8、rwashigh-speedcamera,theliquidfortheexperimentwerefreshwaterandglycerol-watermixture.Thepointsofthestudyaretheimpactingpropertieslikeseconddropletsplash,crown,mid-jetandtheinfluenc