液滴撞击液面现象在工业上有很多应用,目前关于自由表面上的研究已经较为成熟,但关于受限表面液滴撞击动力学仍然研究较少。实际工业生产生活中,液滴撞击受限表面有很多应用,包括:喷雾冷却、燃油雾化、海水淡化等。研究液滴撞击受限液面不仅有利于深刻理解自由表面流动的机理,也可用于指导工业上特定的工艺生产。本文首先建立了基本计算模型,选取静态接触角和动态接触角模型进行计算,通过与实验结果进行对比发现,动态接触角模型能够较好地模拟出液滴撞击管内受限液面的动态过程。因此,最终采用VOF法结合Kistler动态接触角模型,使用数值模拟的方法,研究了单液滴撞击试管内受限液面的过程,模拟结果与实验对比良好。根据碰撞现象,基于壁面接触角和碰撞高度,提出包括融合、射流和融合三种类型的碰撞分区图,随着接触角的增大,射流区范围增大,两个聚合区范围缩小。为了方便进行不同工况间的对比,选取了6个特殊时刻。在碰撞初期,是由惯性力主导的。导致壁面处接触线移动的是机械波。凹坑从形成到发展到最深的过程中,壁面对于纵向发展没有影响,但会限制其径向发展。建立相应的能量模型,发现在铺展最大时刻,即凹坑深度最大时,接触角越大,能量耗散率越低,更多的能量用于产生射流并发生断裂。在能量模型的基础上加入可用能与不可用能的理论,进一步论证了接触角越大,可用能越多,对应的射流区域越大。对毛细波汇聚时刻的表面波分析发现,10°和30°生成的表面波波长远大于波高,属于重力波。其他对应的为毛细波,且随着接触角的增大,波长减小,波能量增大,汇聚时间缩短。对于射流区,从表征上主要可以分为快速细射流和慢速粗射流。慢速射流是由凹坑溃灭引起的,而快速射流是由表面波汇聚引起的,其中包括毛细波汇聚和重力波汇聚。射流断裂也对应两种机理:快速细射流主要由瑞利不稳定性和高压滞止引起毛细波不稳定性导致的断裂,慢速粗射流主要由重力和表面张力引起的断裂。快速射流符合表面波坍塌下自由表面水动力射流,慢速射流则偏离幂次定律。基于这两种机理,统计了射流的第一个液滴参数,两种机理产生液滴对应的速度、大小等有明显的统计学差异,射流区可以进一步划分为快速细射流区和慢速粗射流区。