液滴碰撞壁面振荡的特性分析.pdf

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1、犬大莩士芽位沱文液滴碰撞壁面振荡的特性分析学科专业？養作者姓名指导教师答辩日期—与丄旦硕士学位论文液滴碰撞壁面振荡的特性分析作者姓名王辉学科、专业工程热物理学士匕陈石副教授寸教师完成日期年月大理工大嗲大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：洛碼

2、反命麟■句柏作者签名：五日期：年月上曰大连理工大学硕士学位论文摘要流体对壁面的润湿性是影晌流体流动、传热和传质的重要因素，而液滴的动态接触角和铺展特性是流体润湿性的直接表现，因此较多的学者对液滴动态接触角和铺展特性进行了研究。由于液滴内部流动的复杂性，直接对液滴在壁面的铺展过程进行数学理论研究有较大的困难，因此国内外对液滴铺展和动态接触角的研究大部分为实验分析和数值模拟。本文通过建立液滴振荡模型，对液滴的铺展特性和接触角进行理论分析。本文首先对动态接触角实验数据进行曲线拟合，对接触角拟合公式进行语言编程，并利用模拟软件和用户自定义函数（，对在动态接触角作用下液滴的形态进行数值

3、模拟研究。研究内容包括液滴在铺展过程中动态接触角的变化形式，及液滴动态接触角对液滴铺展半径和高度的振荡特性的影响。结果表明当液滴在壁面振荡时，液滴铺展半径、高度和动态接触角的变化是衰减振荡形式，并且动态接触角达到最大值时铺展半径达到最大。其次，为了更加全面地分析液滴在壁面的振荡特性并验证模型的正确性，本文对不同直径、接触角和铺展速度的液滴在壁面的振荡进行了数值模拟，分别得到了液滴振荡曲线以及液滴铺展半径的最大值和稳定值、液滴高度的最大值和稳定值、振荡频率和衰减系数与液滴物件和初始条件的关系。结果表明液滴碰撞壁面振荡过程中在粘性力作用下衰减振荡；液滴在壁面的静止半径和高度只受表

4、面润湿性的影响，最大铺展半径、高度及振荡频率主要受表面张力的影响，而衰减系数只与流体粘性系数有关。最后，木文通过建立液滴在壁面振荡的二维和三维模型，对液滴进行受力分析，得到液滴在壁面振荡过程巾，液滴物性和初始条件对液滴振荡特性的影响。模型巾考虑的液滴作用力主要包括惯性力、表面张力、粘性力和压力，结果表明当液滴与壁面之间没有粘附力作用时，液滴在壁面上等幅振荡。考虑液滴粘性力作用时，随着表面张力的增大，液滴的铺展半径减小而振荡频率增大，衰减系数随着粘性力的增大而增大。通过三维模型分析液滴在壁而上的振荡，结果得到液滴在壁面的静止高度与表面润湿性和表面张力有关。当表面润湿性确定时，液

5、滴静止高度随着表面张力的增大而增大。本文的模拟结果及引用的实验数据证明了模型的正确性。关键词：液滴振荡；铺展半径；受力分析；动态接触角液滴碰撞壁面振荡的特性分析大连理工大学硕丄学位论文液滴碰撞壁面振荡的特性分析目录職课题研究的背景及意义液滴碰撞特性分析的研究进展液滴接触角的研究进展液滴铺展特性的研究进展液滴动态特性研究的不足本文主要研究内容液滴接触角的研究液滴振荡的特性研究内容液滴碰撞特性分析理论基础液滴碰撞壁面过程分析液滴碰撞影响大丨素液滴接触角影响因素液滴振荡影响因素数值模拟方法分析流体流动控制方程多相流模型自定义函数数学方法微分方程求解级数展幵本章小结液滴动态接触角的分

6、析物理数学模型计算区域数值模拟计算条件控制方程线性拟合接触允液滴振荡过程动态接触角数据拟合大连理工大学硕丄学位论文液滴铺展的动态接触角数据拟合模拟结果分析液滴碰撞壁面振荡模拟结果分析液滴初始铺展模拟结果分析本章总结液滴振荡的数值模拟液滴振荡模拟条件液滴振荡模拟参数液滴铺展速度分析模拟计算结果液滴振荡曲线液滴形态的变化关系振荡参数与液滴参数的关系本章总结液滴受力与形态特征关系理论研究液滴碰撞二维模型分析有附尼数学模型理想数学模型液滴碰撞三维模型分析建立分析模型液滴受力分析液滴振荡方程求解结果分析液滴振荡模型验证液滴有阻尼振荡二维模型验证’液滴振荡三维模型验证本章总结会吉论攻读硕

7、士学位期间发表学术论文情况参考文■大连理工大学学位论文版权使用授权书大连理工大学硕士学位论文绪论课题研究的背景及意义社会的发展和人类文明的进步与流体流动的研究和应用密切相关。最初人类发现了农业灌概和水上航行，开始对水的流动有了定性的了解。公元前年前，阿基米德对液体内物体所受浮力有了定量的理论研究，这是人类对流体流动原理初步研究的开始。随着社会的进步，人类对流体流动的研究不仅限于表面流动形态，到世纪人类对流体内部流场有了深层次的探索和研究。牛顿通过实验对流体流动内部受力进行了理论研究，结果得到了粘性流体的