液体粘度及表面润湿性对液滴冲击动力学影响的研究

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1、国内图书分类号：O351.2密级：公开国际图书分类号：532西南交通大学研究生学位论文液体粘度及表面润湿性对液滴冲击动力学影响的研究年级二零一五级姓名林世玑申请学位级别工学硕士专业力学指导教师王朝明，副教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:O351.2U.D.C:532SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONTHEEFFECTOFLIQUIDVISCOSITYANDSURFACEWETTABILITYONDROPLETIMPACTDYN

2、AMICSGrade:2015Candidate:ShijiLinAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpecialty:MechanicsSupervisor:ChaomingWang,AssociateProfessorMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采

3、用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：论文以液滴粘度、表面润湿性为主要研究对象，通过系统的实验、理论和数值模拟，研究了液滴冲击固体表面的动力学行为。系统的实验数据让我们可以检验现有文献中提出的预测最大铺展系数理论模型的合理性和准确性，结果表明：目前仍缺少一个完备的理论模

4、型去准确地预测此参数，基于实验现象,本文给出了机理解释；通过修正传统毛细-惯性时间，本文获取了描述铺展时间的通用公式；对液滴冲击后的振动行为进行了详尽地分析和讨论；本文最后采用数值模拟研究，揭示了液滴粘度和表面润湿性在铺展过程中对各能量项变化的影响。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由

5、本人承担。学位论文作者签名：日期：年月西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要本文采用实验、理论和数值模拟相结合的方法研究了不同粘度液滴在不同润湿性表面上的冲击动力学。实验结果显示冲击现象与液滴的物理性质和表面的润湿性相关：在亲液表面上，液滴冲击表面后通常只有沉积现象；在疏液和超疏液表面上，实验观测到了气泡捕获、部分反弹和完全反弹等冲击现象。最大铺展系数是用于表征冲击结果的重要参数之一，研究表明其与液滴的冲击速度和液滴的粘度等因素有关，然而分析显示已有的理论模型不能很好地预测不同冲击条件下的最大铺展系数。通过能

6、量分析，发现在最大铺展时对残余动能的忽略和液滴变形假设的不准确造成了对低粘度液滴最大铺展系数的高估，边界层理论的局限性导致了对高粘度液滴最大铺展系数的低估。液滴铺展时间同样受多个因素的综合影响，考虑液滴粘度和表面润湿性对液滴铺展的作用，修正了传统毛细-惯性特征时间，并获取了一个描述铺展时间的通用公式。液滴冲击表面后内部的残余动能使液滴继续振动，文中用阻尼振动理论分析了液滴冲击后的振动行为，通过简单的量纲分析，解释了液体粘度和表面润湿性对冲击后振动的影响。此外，通过数值模拟讨论了液滴冲击速度、表面润湿性和液滴粘度

7、对液滴内部粘性耗散能、残余动能和有效表面能的影响，得出了粘性耗散能随冲击速度、液滴粘度的增加而增加；残余动能和有效表面能随冲击速度的增加、液滴粘度的减小而增加。对于低粘度液滴，表面润湿性对液滴的能量变化有一定的影响，随着液滴粘度的增加，其影响逐渐减小。关键词:液滴冲击；粘性液体；表面润湿性；最大铺展；铺展时间；冲击后振动；数值模拟西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractInthisdissertation,weexperimentally,theoreticallyandnumericallyin

8、vestigatedtheimpactdynamicsofdifferentviscousdropletsonsolidsurfaceswithdiversewettabilities.Weshowthattheoutcomeofanimpingingdropletisdependentonthephysicalpropertyofthedropletandthewettability