【摘 要】
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液滴撞击作为生活中的一种常见现象,其在工业和农业领域中也具有广泛的应用.深入研究液滴—液膜碰撞问题,对提高工业、农业产业升级具有重要的指导意义.在研究该类问题上,其重难点是如何捕捉较为精确的气-液两相界面.在捕捉两相界面时,由于传统的Level Set（LS）方法存在不守恒问题,而Volume of fluid（VOF）方法在计算界面曲率时较为复杂.鉴于此,本文首先将VOF方法与其耦合的LS（CL
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液滴撞击作为生活中的一种常见现象,其在工业和农业领域中也具有广泛的应用.深入研究液滴—液膜碰撞问题,对提高工业、农业产业升级具有重要的指导意义.在研究该类问题上,其重难点是如何捕捉较为精确的气-液两相界面.在捕捉两相界面时,由于传统的Level Set（LS）方法存在不守恒问题,而Volume of fluid（VOF）方法在计算界面曲率时较为复杂.鉴于此,本文首先将VOF方法与其耦合的LS（CLSVOF）方法进行了对比,说明了CLSVOF方法在两相界面捕捉过程中的优越性.另外,由于在动态液膜上的研究较少,同时缺乏定量探究.故而本文采用CLSVOF方法,数值研究了单液滴对动态液膜的倾斜撞击与双液滴对动态液膜的垂直撞击模拟.分析了不同的影响参数对撞击过程中界面形态的影响;此外还探究了这些因素对上下游冠高、以及扩散长度等参数的影响,并试图阐述造成该结果的原因.我们的模拟结果表明:（1）当双液滴撞击动态液膜时发现:在一定时间内,液滴间距不影响周边射流高度;此外液滴间距和动态膜速度越大,扩散长度越大;液滴间距液滴越小,飞溅发生越早;动态膜流速越大,左冠的水平运动特征越明显;随着液滴初始冲击速度的增加,中心射流高度增大,不稳定性增强,容易发生飞溅,而且上游射流与动态膜的夹角越大;扩展长度随动态膜速度和初冲击速度的增大而增大.（2）当单液滴倾斜撞击动态液膜时,随着碰撞角度的增大,两侧冠高显著降低;当冲击角达到60°时,下游冠不稳定,容易引起液滴飞溅;扩展长度和上游冠高与膜的流速成正相关,而下游冠高度随膜流速增大而减小;同时,在斜向撞击过程中,增大气体密度对上游冠高的抑制作用不明显,对下游冠的生长有显著的抑制作用;与此同时,随着气体密度的增加,凹坑的直径和扩展长度减小,上游和下游的冠向内弯曲;随着流体粘度的降低和冲击速度的增加,两侧冠高增大,而飞溅的水滴很容易在下游产生;当粘度达到一定值时,气-液界面演化结构极为相似.
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