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剪切变稀液滴撞击不同浸润性壁面的数值模拟研究

沈学峰 曹宇 王军锋 刘海龙

剪切变稀液滴撞击不同浸润性壁面的数值模拟研究

沈学峰, 曹宇, 王军锋, 刘海龙
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-03

剪切变稀液滴撞击不同浸润性壁面的数值模拟研究

    基金项目: 国家级-国家自然科学基金(51876086)

摘要: 基于有限元法,采用水平集方法捕捉相界面的移动,构建了液滴撞击固体壁面的数值模型. 通过修正的幂律模型描述流体的非牛顿剪切变稀特性,探讨了剪切变稀特性对液滴撞击固体壁面后铺展行为的影响,分析了撞击不同浸润性壁面时剪切变稀特性对液滴撞击壁面行为的影响差异. 研究结果表明:随着幂律指数m的减小,液滴撞击过程中的粘性耗散减小,液滴的形貌变化及无量纲参 数变化更为显著. 液滴撞击亲水壁面的情况下,当m降低至0. 85时,液滴铺展过程中开始出现显著区别于牛顿流体液滴的振荡现象,当m降低至0. 80时,液滴在回缩过程中会出现中心液膜断裂的情况. 撞击疏水壁面时,剪切变稀液滴均会出现振荡行为,振荡幅度随着m的减小而增大. 撞击超疏水壁面时,牛顿流体液滴与剪切变稀液滴均会在回缩过程中弹起,但剪切变稀液滴的弹起速度更快. 此外,基于数值计算结果,本文提出了剪切变稀液滴撞击亲水壁面后的最大无量纲铺展直径预测模型.

English Abstract

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