粘性流体液滴撞击超疏水壁面奇异射流的实验与模拟研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xhg123456
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
液滴撞击壁面的现象存在于增材造制、疫情防控、喷雾冷却、防结冰、农药喷洒及表面清洁等众多工程应用中。在特定的撞击速度下,液滴撞击超疏水壁面会形成一股直径极小速度很大的射流,称为奇异射流。前人的研究主要集中于纯水液滴与壁面作用后的奇异射流现象。而工业生产中的流体工质不仅局限于纯水液滴,且人们对奇异射流发生时的内流场结构演化、速度变化和压力分布等信息的认知尚少。因此,为探究粘性变化对奇异射流行为的影响及内流场作用规律,本文开展以下研究工作。基于高速显微摄像技术,实现对液滴撞击超疏水壁面的动态演变过程及奇异射流瞬态行为的高时空分辨率捕捉。利用纳米Si O2沉积技术制备了静态接触角θ≈158°的超疏水壁面(滞后接触角△θ<5°)。通过配比甘油/水混合溶液,制备了不同粘度的(0.9m Pa·s~27.7m Pa·s)流体工作介质。基于有限元法,构建了粘性流体液滴撞击超疏水壁面的数值模型。分析了粘度变化对液滴内流场结构、压力分布、速度变化的影响。归纳了粘性流体液滴奇异射流行为发生的相图。主要研究成果如下:实验发现纯水液滴在较低的韦伯数范围内(2.7≤We<18.8)撞击制备的超疏水壁面会产生奇异射流行为。且在一定的韦伯数区间内,卷吸气泡将直接导致奇异射流的产生。随着韦伯数的进一步增大,奇异射流行为不再发生。对不同粘度撞击液滴的研究结果表明,随着液滴粘度的增大,奇异射流产生的We数阈值提高。但当液滴的粘度增至14.2 m Pa·s后,即使继续提高液滴撞击速度(We>100),奇异射流现象也不再出现。从Re-We相图可以发现,奇异射流行为主要发生于雷诺数Re在700~1000的区域,且在该区间内奇异射流发生的韦伯数范围较宽。对于Re<300及Re>1100的区域,液滴都不会发生奇异射流现象。数值模拟结果表明,奇异射流的产生与液滴回缩过程中空腔的形成有关。且发生奇异射流时,液滴中心处伴随着较大的压力场。随着流体液滴粘度的增大,改变了液滴内空腔底部气液交界处的界面形态。空腔底部气液相界面将由上凸形转变为下凹形,从而抑制了奇异射流行为。此外,数值模拟研究还发现,粘度较大的流体液滴,撞击超疏水壁面后的粘性耗散能增加显著,阻止了奇异射流的产生。研究结果表明,改变流体工质的粘度能够显著地影响液滴撞击超疏水壁面的奇异射流行为。本研究将为液滴动力学行为的调控提供理论基础。
其他文献
研究以编制出高质量的体育教师关怀行为量表为研究目标,首先依据文献梳理、专家咨询以及开放式问卷资料,初步确立了体育教师关怀行为量表的理论架构,形成了预测量表。而后借助SPSS.22和Amos.21软件对预测量表的数据统计分析,经过项目分析、探索性因素分析、验证性因素分析、信度分析后,最终研制出体育教师关怀行为量表。研究结论与建议如下:主要结论:1)认为体育教师关怀行为是指体育教师在具体的教育教学情境
学位
黑色素是一类生物色素高聚体,由肌肤、毛发、眼部以及其他部位的树突型黑色素细胞所组成。黑色素的过量堆积不仅是色素沉着障碍的根源,而且是果蔬褐变的根源。所以,探讨黑色素的生长调控机理在医学与食品工业等方面都有着十分重大的意义。多金属氧酸盐已被证实有十分高效的对抗阿茨海默病、防癌、抗病毒、抗菌、防糖尿病等功效。本论文首次以三类多金属氧酸盐为主要研究对象,以探索其与酪氨酸酶蛋白大分子间的作用模式。再以B1
学位
2021年5月,联合国教科文组织发布的《为地球学习》报告中提出了到2025年要使环境教育成为各个国家课程核心组成部分的新目标。当前的初中环境教育还未被高度重视,存在教师缺乏环境教育意识、教学方式单一等问题。本文致力于研究运用案例教学法提高初中生物学环境教育的教学效果,培养学生环境意识。本研究包括以下内容:第一,通过文献调查法对“案例教学培养学生环境意识”的背景、概况、相关概念界定和基础理论进行了梳
学位
舰船用舱底水转驳系统是保障舰船零污染和安全性的重要系统,转子泵是转驳系统的主要动力源,具有启动频繁和工作时间长等特点。转子泵的振动特性与隔振基座性能研究,对于提高舰船用设备的声隐性和舒适性具有重要意义。本文以转子泵和隔振基座为研究对象,综合采用理论分析、数值计算和振动试验方法,解析转子泵10Hz~10k Hz频域内的振动特性,分析隔振基座的隔振效果影响因素并获取最优模型。具体研究内容和成果如下:1
学位
我国民营企业作为国民经济建设与发展历程中最为主要、同样也是最为活跃的一部分。XLA公司也是民营企业的一员,一直凭借经营体制灵活,运营成本低,在经营中敢与不同类型企业竞争,并奠定了初步的稳定发展基础。但是随着企业规模的逐步扩大,企业开始制定中长期发展五年战略计划,但收效甚微,成为企业发展的难题,XLA公司亟需分析原因,找出适合公司的长远发展战略。为此笔者在分析XLA公司的五年发展战略计划上发现,一是
学位
超高层建筑是现阶段平衡土地面积有限而使用空间不足的有效途径,但由于超高层建筑与常规建筑在设计与施工方面存在显著差异,其形式复杂多变,给施工技术也带来了巨大的挑战。受到高空作业环境的影响,传统施工技术的安全问题亟待解决,液压顶升模架应运而生。实际应用过程中,液压顶升模架根据建筑结构形式变化不断迭代升级,从标准结构向非对称结构发展。本文设计了一种新型非对称液压顶升模架,通过理论研究,有限元模拟和工程应
学位
随着人类社会的不断发展,能源危机、生态环境问题等负面效应也愈加突出。“节能减排”与“绿色高效”成为了全球关注的热点,各国政府从多角度出发,制定出促进节能减排的相关引导和支持政策以激励高效绿色技术的发展。电动汽车受到了各国政府和汽车企业的广泛关注,已经成为汽车行业绿色节能发展的主要方向之一。电机系统作为电驱动系统的核心,其性能的优劣直接决定了纯电动新能源汽车驾驶和操控性能。此外,电动汽车面临快速启停
学位
近几年,随着宏观经济下滑,房地产行业的调控升级以及精装房政策的陆续出台,全国各大家居建材租赁市场面临着巨大挑战。2017年,国家房地产政策坚持“房子是用来住的,不是用来炒的”基调,全年出台相关房地产调控政策措施近180次,被称为“史上最严”调控。2018年以后武汉家装行业销售增速明显放缓,中小建材商户经营举步维艰,家居建材租赁市场的空置率不断攀升。武汉华中建材市场经过23年的发展聚集着600多家建
学位
经济社会的快速发展导致大量污水的直排,产生众多黑臭水体,其有效治理已成为我国生态文明建设的重要工作。研究发现,传统的治理方法因黑臭水体的复杂性存在诸多缺陷,微生物菌剂法凭其适应能力强、繁殖快、有效去除污染物逐渐被认可,特别是铁碳载体与微生物联用的技术受到了广泛关注。本论文选择铁碳载体联合枯草芽孢杆菌净化黑臭河道底泥及上覆水进行试验并深入研究,为铁碳载体微电解耦合枯草芽孢杆菌微生物方法原位治理黑臭底
学位
本次翻译实践报告的文本节选自英国当代重要作家安东尼·鲍威尔所著的长篇小说《随时光之曲舞动》。小说描写了 20世纪英国伦敦社会的变迁,是对英国社会的忠实反映,属于现实主义文本。该著作文本特点突出,不仅有许多长难句,还包括许多对人物外貌的详细描写以及诗歌等。根据纽马克对文本的分类,该文本属于表达性文本,因此在翻译时,译者需要在符合目标语用法的基础上,尽量还原原文的语境,保留原文的语言特色。然而,笔者在
学位