搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

改性疏水固壁润湿性反转现象的格子Boltzmann方法模拟

刘邱祖 寇子明 贾月梅 吴娟 韩振南 张倩倩

改性疏水固壁润湿性反转现象的格子Boltzmann方法模拟

刘邱祖, 寇子明, 贾月梅, 吴娟, 韩振南, 张倩倩
PDF
导出引用
导出核心图
  • 基于疏水固壁改性会引起润湿性反转的特点,采用考虑固体与液体间分子力的格子Boltzmann方法,从壁面的线性和瞬时改性两方面对润湿性反转现象进行了数值模拟,并结合流体体积方法处理界面层质量. 结果表明:壁面线性改性的过程中润湿性反转变化平稳,润湿所需时间大幅减少,所得到的接触角与固液吸引力系数的关系与其他文献结果一致;壁面瞬时改性幅度越大说明固壁对液滴作用力越强,表现为润湿性变化越明显,瞬时改性后接触角随时间呈指数规律变化,这与现有结论相符合. 研究发现:在改性条件下液膜铺展过程中伴随着振荡变化,线性改性的振动峰值与改性幅度相关;瞬时改性的液膜速度会在某一时刻突然增大,这种现象与夹带空气有关.
    • 基金项目: 国家自然科学基金联合基金(批准号:U1261107)资助的课题.
    [1]

    Sun Z H, Han R J 2008 Chin. Phys. B 17 3185

    [2]

    Shen Z Y, He Y 2012 Chin. Phys. Lett. 29 024703

    [3]

    Mahmood R S, Sonia B, Luc G F 2012 Appl. Surf. Sci. 258 6416

    [4]

    Tsekova R, Borissovb D, Karakasheva S I 2013 Colloids Surf. A 423 77

    [5]

    Lee K S, Starov V M 2009 J. Colloid Interf. Sci. 329 3615

    [6]

    Winkels K G, Weijs J H, Eddi A, Snoeijer J H 2012 Phys. Rev. E 85 055301

    [7]

    Beacham D R, Matar O K 2009 Langmuir 25 14174

    [8]

    Liu S S, Zhang C H, Zhang H B, Zhou J, He J G, Yin H Y 2013 Chin. Phys. B 22 106801

    [9]

    Zhu X T, Zhang Z Z, Men X H, Yang J, Xu X H, Zhu X T, Xue Q J 2011 Appl. Surf. Sci. 257 3753

    [10]

    Bi F F, Guo Y L, Shen S Q, Chen J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 184702 (in Chinese) [毕菲菲, 郭亚丽, 沈胜强, 陈觉先 2012 物理学报 61 184702]

    [11]

    Yang J, Zhang Z Z, Men X H, Xu X H, Zhu X T 2011 Carbon 49 19

    [12]

    Gao Y F, Sun D Y 2010 Chin. Phys. Lett. 27 066802

    [13]

    Gong M G, Liu Y Y, Xu X L 2010 Chin. Phys. B 19 106801

    [14]

    Su T X, Ma L Q, Liu M B, Chang J Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 064702 (in Chinese) [苏铁熊, 马理强, 刘谋斌, 常建忠 2013 物理学报 62 064702]

    [15]

    Wang J F, Sun F X, Cheng R J 2010 Chin. Phys. B 19 060201

    [16]

    McNamara G R, Zanetti G 1988 Phys. Rev. Lett. 61 2332

    [17]

    Dupuis A, Yeomans J M 2005 Langmuir 21 2624

    [18]

    Wang W X, Shi J, Qiu B, Li H B 2010 Acta Phys. Sin. 59 8371 (in Chinese) [王文霞, 施娟, 邱冰, 李华兵 2010 物理学报 59 8371]

    [19]

    Sun D K, Jiang D, Xiang N, Chen K, Ni Z H 2013 Chin. Phys. Lett. 30 074702

    [20]

    Kawasaki A, Onishi J, Chen Y, Ohashi H 2007 Comp. Math. Appl. 55 1492

    [21]

    Xing X Q, Butler D L, Yang C 2006 Comp. Math. Sci. 7 1

    [22]

    Kang Q, Zhang D, Chen S 2002 Phys. Fluids 14 3203

    [23]

    Shi Z Y, Hu G H, Zhou Z W 2010 Acta Phys. Sin. 59 2595 (in Chinese) [石自媛, 胡国辉, 周哲玮 2010 物理学报 59 2595]

    [24]

    Zhang J F, Li B M, Kwok D Y 2004 Phys. Rev. E 69 032602

    [25]

    Ginzburg I, Steiner K 2003 J. Comput. Phys. 185 61

    [26]

    Zhang M L, Hao Z N, Zhang Y P 2013 Acta Oceanol. Sin. 32 38

    [27]

    Ding Q L, Wang D G, Wang L L 2010 Shuili Xuebao 8 991 (in Chinese) [丁全林, 汪德爟, 王玲玲 2010 水利学报 8 991]

    [28]

    Liu Q Z, Kou Z M, Han Z N, Gao G J 2013 Acta Phys. Sin. 62 234701 (in Chinese) [刘邱祖, 寇子明, 韩振南, 高贵军 2013 物理学报 62 234701]

    [29]

    Xiong J B, Seiichi K, Mikio S 2011 J. Nucl. Sci. Technol. 48 145

    [30]

    Lee K S, Ivanova N, Starov V M, Hilal N, Dutschk V 2008 Adv. Colloid Interf. Sci. 144 54

    [31]

    Li H, Zheng M J, Liu S D, Ma L, Zhu C Q, Xiong Z Z 2013 Surf. Coat. Technol. 224 88

    [32]

    Liu S S, Zhang C H, He J G, Zhou J, Yin H Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 206201 (in Chinese) [刘思思, 张朝辉, 何建国, 周杰, 尹恒洋 2013 物理学报 62 206201]

    [33]

    Siddhartha F L, Vivek V B, Nigam K D P 2007 Chem. Eng. Sci. 62 7214

    [34]

    Hu G H, Xu A J, Xu Z, Zhou Z W 2008 Phys. Fluids 20 102101

  • [1]

    Sun Z H, Han R J 2008 Chin. Phys. B 17 3185

    [2]

    Shen Z Y, He Y 2012 Chin. Phys. Lett. 29 024703

    [3]

    Mahmood R S, Sonia B, Luc G F 2012 Appl. Surf. Sci. 258 6416

    [4]

    Tsekova R, Borissovb D, Karakasheva S I 2013 Colloids Surf. A 423 77

    [5]

    Lee K S, Starov V M 2009 J. Colloid Interf. Sci. 329 3615

    [6]

    Winkels K G, Weijs J H, Eddi A, Snoeijer J H 2012 Phys. Rev. E 85 055301

    [7]

    Beacham D R, Matar O K 2009 Langmuir 25 14174

    [8]

    Liu S S, Zhang C H, Zhang H B, Zhou J, He J G, Yin H Y 2013 Chin. Phys. B 22 106801

    [9]

    Zhu X T, Zhang Z Z, Men X H, Yang J, Xu X H, Zhu X T, Xue Q J 2011 Appl. Surf. Sci. 257 3753

    [10]

    Bi F F, Guo Y L, Shen S Q, Chen J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 184702 (in Chinese) [毕菲菲, 郭亚丽, 沈胜强, 陈觉先 2012 物理学报 61 184702]

    [11]

    Yang J, Zhang Z Z, Men X H, Xu X H, Zhu X T 2011 Carbon 49 19

    [12]

    Gao Y F, Sun D Y 2010 Chin. Phys. Lett. 27 066802

    [13]

    Gong M G, Liu Y Y, Xu X L 2010 Chin. Phys. B 19 106801

    [14]

    Su T X, Ma L Q, Liu M B, Chang J Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 064702 (in Chinese) [苏铁熊, 马理强, 刘谋斌, 常建忠 2013 物理学报 62 064702]

    [15]

    Wang J F, Sun F X, Cheng R J 2010 Chin. Phys. B 19 060201

    [16]

    McNamara G R, Zanetti G 1988 Phys. Rev. Lett. 61 2332

    [17]

    Dupuis A, Yeomans J M 2005 Langmuir 21 2624

    [18]

    Wang W X, Shi J, Qiu B, Li H B 2010 Acta Phys. Sin. 59 8371 (in Chinese) [王文霞, 施娟, 邱冰, 李华兵 2010 物理学报 59 8371]

    [19]

    Sun D K, Jiang D, Xiang N, Chen K, Ni Z H 2013 Chin. Phys. Lett. 30 074702

    [20]

    Kawasaki A, Onishi J, Chen Y, Ohashi H 2007 Comp. Math. Appl. 55 1492

    [21]

    Xing X Q, Butler D L, Yang C 2006 Comp. Math. Sci. 7 1

    [22]

    Kang Q, Zhang D, Chen S 2002 Phys. Fluids 14 3203

    [23]

    Shi Z Y, Hu G H, Zhou Z W 2010 Acta Phys. Sin. 59 2595 (in Chinese) [石自媛, 胡国辉, 周哲玮 2010 物理学报 59 2595]

    [24]

    Zhang J F, Li B M, Kwok D Y 2004 Phys. Rev. E 69 032602

    [25]

    Ginzburg I, Steiner K 2003 J. Comput. Phys. 185 61

    [26]

    Zhang M L, Hao Z N, Zhang Y P 2013 Acta Oceanol. Sin. 32 38

    [27]

    Ding Q L, Wang D G, Wang L L 2010 Shuili Xuebao 8 991 (in Chinese) [丁全林, 汪德爟, 王玲玲 2010 水利学报 8 991]

    [28]

    Liu Q Z, Kou Z M, Han Z N, Gao G J 2013 Acta Phys. Sin. 62 234701 (in Chinese) [刘邱祖, 寇子明, 韩振南, 高贵军 2013 物理学报 62 234701]

    [29]

    Xiong J B, Seiichi K, Mikio S 2011 J. Nucl. Sci. Technol. 48 145

    [30]

    Lee K S, Ivanova N, Starov V M, Hilal N, Dutschk V 2008 Adv. Colloid Interf. Sci. 144 54

    [31]

    Li H, Zheng M J, Liu S D, Ma L, Zhu C Q, Xiong Z Z 2013 Surf. Coat. Technol. 224 88

    [32]

    Liu S S, Zhang C H, He J G, Zhou J, Yin H Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 206201 (in Chinese) [刘思思, 张朝辉, 何建国, 周杰, 尹恒洋 2013 物理学报 62 206201]

    [33]

    Siddhartha F L, Vivek V B, Nigam K D P 2007 Chem. Eng. Sci. 62 7214

    [34]

    Hu G H, Xu A J, Xu Z, Zhou Z W 2008 Phys. Fluids 20 102101

  • [1] 刘邱祖, 寇子明, 韩振南, 高贵军. 基于格子Boltzmann方法的液滴沿固壁铺展动态过程模拟. 物理学报, 2013, 62(23): 234701. doi: 10.7498/aps.62.234701
    [2] 张娅, 潘光, 黄桥高. 疏水表面减阻的格子Boltzmann方法数值模拟. 物理学报, 2015, 64(18): 184702. doi: 10.7498/aps.64.184702
    [3] 卢玉华, 詹杰民. 三维方腔温盐双扩散的格子Boltzmann方法数值模拟. 物理学报, 2006, 55(9): 4774-4782. doi: 10.7498/aps.55.4774
    [4] 黄桥高, 潘光, 宋保维. 疏水表面滑移流动及减阻特性的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2014, 63(5): 054701. doi: 10.7498/aps.63.054701
    [5] 石自媛, 胡国辉, 周哲玮. 润湿性梯度驱动液滴运动的格子Boltzmann模拟. 物理学报, 2010, 59(4): 2595-2600. doi: 10.7498/aps.59.2595
    [6] 周光雨, 陈力, 张鸿雁, 崔海航. 基于格子Boltzmann方法的自驱动Janus颗粒扩散泳力. 物理学报, 2017, 66(8): 084703. doi: 10.7498/aps.66.084703
    [7] 曾建邦, 李隆键, 蒋方明. 气泡成核过程的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2013, 62(17): 176401. doi: 10.7498/aps.62.176401
    [8] 史冬岩, 王志凯, 张阿漫. 任意复杂流-固边界的格子Boltzmann处理方法. 物理学报, 2014, 63(7): 074703. doi: 10.7498/aps.63.074703
    [9] 黄乒花, 刘慕仁, 孔令江, 李华兵. 用格子Boltzmann方法模拟MKDV方程. 物理学报, 2001, 50(5): 837-840. doi: 10.7498/aps.50.837
    [10] 蒋方明, 李隆键, 廖全, 曾建邦. 池沸腾中气泡生长过程的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2011, 60(6): 066401. doi: 10.7498/aps.60.066401
    [11] 郭亚丽, 徐鹤函, 沈胜强, 魏兰. 利用格子Boltzmann方法模拟矩形腔内纳米流体Raleigh-Benard对流 . 物理学报, 2013, 62(14): 144704. doi: 10.7498/aps.62.144704
    [12] 任晟, 张家忠, 张亚苗, 卫丁. 零质量射流激励下诱发液体相变及其格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2014, 63(2): 024702. doi: 10.7498/aps.63.024702
    [13] 李华兵, 吕晓阳. 用格子Boltzmann方法模拟高雷诺数下的热空腔黏性流. 物理学报, 2001, 50(3): 422-427. doi: 10.7498/aps.50.422
    [14] 黄虎, 洪宁, 梁宏, 施保昌, 柴振华. 液滴撞击液膜过程的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2016, 65(8): 084702. doi: 10.7498/aps.65.084702
    [15] 张新明, 周超英, Islam Shams, 刘家琦. 用格子Boltzmann方法数值模拟三维空化现象. 物理学报, 2009, 58(12): 8406-8414. doi: 10.7498/aps.58.8406
    [16] 胡晓亮, 梁宏, 王会利. 高雷诺数下非混相Rayleigh-Taylor不稳定性的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2020, 69(4): 044701. doi: 10.7498/aps.69.20191504
    [17] 张超英, 谭惠丽, 刘慕仁, 孔令江, 李华兵. 椭圆柱体在牛顿流体中运动的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2005, 54(5): 1982-1987. doi: 10.7498/aps.54.1982
    [18] 毛威, 郭照立, 王亮. 热对流条件下颗粒沉降的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2013, 62(8): 084703. doi: 10.7498/aps.62.084703
    [19] 张婷, 施保昌, 柴振华. 多孔介质内溶解与沉淀过程的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2015, 64(15): 154701. doi: 10.7498/aps.64.154701
    [20] 梁宏, 柴振华, 施保昌. 分叉微通道内液滴动力学行为的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2016, 65(20): 204701. doi: 10.7498/aps.65.204701
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1075
  • PDF下载量:  664
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-02
  • 修回日期:  2014-01-25
  • 刊出日期:  2014-05-20

改性疏水固壁润湿性反转现象的格子Boltzmann方法模拟

  • 1. 太原理工大学机械工程学院, 太原 030024;
  • 2. 山西省矿山流体控制工程实验室, 太原 030024;
  • 3. 太原理工大学力学学院, 太原 030024
    基金项目: 

    国家自然科学基金联合基金(批准号:U1261107)资助的课题.

摘要: 基于疏水固壁改性会引起润湿性反转的特点,采用考虑固体与液体间分子力的格子Boltzmann方法,从壁面的线性和瞬时改性两方面对润湿性反转现象进行了数值模拟,并结合流体体积方法处理界面层质量. 结果表明:壁面线性改性的过程中润湿性反转变化平稳,润湿所需时间大幅减少,所得到的接触角与固液吸引力系数的关系与其他文献结果一致;壁面瞬时改性幅度越大说明固壁对液滴作用力越强,表现为润湿性变化越明显,瞬时改性后接触角随时间呈指数规律变化,这与现有结论相符合. 研究发现:在改性条件下液膜铺展过程中伴随着振荡变化,线性改性的振动峰值与改性幅度相关;瞬时改性的液膜速度会在某一时刻突然增大,这种现象与夹带空气有关.

English Abstract

参考文献 (34)

目录

    /

    返回文章
    返回