發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 02:44

　　 節(jié)能減排是當(dāng)前工業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然要求,有效提高傳熱性能是其重要措施之一,珠狀凝結(jié)已成為極具潛力的強(qiáng)化換熱方法,其中液滴聚并過(guò)程對(duì)換熱表面上的凝結(jié)液滴運(yùn)動(dòng)和換熱性能具有顯著影響。另外,液滴聚并的快慢和效果也是影響噴墨打印質(zhì)量和乳化劑聚合質(zhì)量的重要因素。因此,深入開(kāi)展液滴聚并特性及其影響因素的研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文基于潤(rùn)滑理論,建立了含表面活性劑液滴在平整基底、波紋基底和傾斜波紋基底的聚并模型,通過(guò)數(shù)值模擬得到了液滴聚并過(guò)程,分析了活性劑在其中所起作用及內(nèi)在物理機(jī)制,并比較了不同參數(shù)對(duì)聚并過(guò)程的影響。主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)兩個(gè)相同的含表面活性劑液滴在預(yù)置液膜上的鋪展聚并行為,基于潤(rùn)滑理論建立了液滴運(yùn)動(dòng)演化模型,模擬了液滴在預(yù)置液膜上的聚并歷程,分析了活性劑在其中所起作用及內(nèi)在物理機(jī)制,探討了Marangoni效應(yīng)強(qiáng)弱、液滴初始間距及預(yù)置液膜厚度對(duì)聚并特征的影響。(2)針對(duì)兩個(gè)相同的含表面活性劑液滴在波紋基底上的聚并過(guò)程,通過(guò)建立液滴運(yùn)動(dòng)演化模型,采用數(shù)值方法模擬了液滴在波紋基底波峰上的聚并歷程,探討了液滴初始間距,波數(shù)和基底高度對(duì)聚并特征的影響。(3)針對(duì)兩個(gè)相同的含表面活性劑液滴在傾斜波紋基底上的聚并特征,模擬了液滴的聚并過(guò)程的主要特征,并將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比,討論了活性劑和基底不平整性對(duì)接觸線移動(dòng)的作用,分析了基底傾斜角度、預(yù)置液膜厚度、Bond數(shù)對(duì)聚并特征的影響。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK124
【部分圖文】：

研究表明[33,38]，液滴表面張力對(duì)其聚并過(guò)程的快慢有顯著影響，而表面活性劑可明顯降低表面張力[39,40]，因此有理由相信其會(huì)在液滴聚并過(guò)程中發(fā)揮重要作用，甚至是主導(dǎo)作用，但目前此方面研究還較少。由于多數(shù)情況下液滴的聚并過(guò)程非常迅速，實(shí)驗(yàn)中很難仔細(xì)觀察其具體特征[33]，相較而言，采用數(shù)值模擬方法更有助于揭示液滴聚并特征及其內(nèi)在的流動(dòng)機(jī)理[38]。目前，已有研究表明，表面活性劑將影響液滴的聚并過(guò)程，眾多的實(shí)驗(yàn)研究相繼展開(kāi)，但在 Marangoni 效應(yīng)影響液滴聚并的內(nèi)在機(jī)理研究方面尚未深入展開(kāi)，并且眾多學(xué)者對(duì)“液橋”理論各持己見(jiàn)。鑒于以上研究現(xiàn)狀，本文旨在借助潤(rùn)滑理論建立雙液滴在預(yù)置液膜上的聚并模型(預(yù)置液膜的引入可避免討論目前尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)論的“液橋”問(wèn)題)，模擬液滴在表面活性劑作用下的聚并過(guò)程，分析表面活性劑在其中的作用機(jī)制及內(nèi)在物理原因，并探討 Marangoni 效應(yīng)、液滴初始間距及預(yù)置液膜厚度對(duì)聚并特征的影響.2.2 理論模型2.2.1 數(shù)學(xué)模型

如表 2-1 所示。計(jì)算中如無(wú)特殊說(shuō)明，各參數(shù)取值如下[44,45]： =0.01、C=0.D=0.1、Γ0=1.0、Pes=100、a=2.0、M=0.1。表 2-1 部分無(wú)量綱參數(shù)定義及數(shù)量級(jí)范圍無(wú)量綱參數(shù) 定義 范圍毛細(xì)力數(shù)2 * *mC /S10-4~10-1Marangoni 數(shù)* */mM S 0~103Peclet 數(shù)* * */s sPe U L D10-2~104程序的初始條件為： 2h( x, 0) (1 D | x a | ) F (1 | x a |) F ( 1 | x a |) D F (| x a | 1 ) F ( 1 | x(2- 0 ( x, 0) F (1 | x a |) F ( 1 | x a|)(2-式中：* *D D /H為預(yù)置液膜厚度的無(wú)量綱參數(shù)；* *a a /L為兩液滴間的初始間(見(jiàn)圖 2-1)； F ( x) 0.5[1 tanh(100 x)]為海氏階躍函數(shù)。

模擬(a)Γ|(x=0)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2872552