铝液滴撞击曲面的流动特性分析

摘要：

为揭示高表面张力的铝液滴撞击弯曲壁面的铺展机制, 基于流体体积方法建立了铝液滴撞壁的数值计算模型, 通过分析韦伯数(We)、奥内佐格数(Oh)以及壁面曲率(k)对液滴碰壁过程的影响规律, 探索了铝液滴在曲面上的铺展特性与流动机理. 研究结果表明: 随着We的增大, 铝液滴的撞壁行为模式依次表现为黏附、反弹以及破碎射流; 由于铺展和回缩过程都会产生能量耗散, 因此液滴回缩速度要小于其铺展速度. 在撞壁过程中, 接触点处产生了两次压力峰和速度峰, 分别出现在撞壁时刻与即将反弹时刻. 随着k的增加, 液滴的最大铺展系数不断增加, 且在平面上最小, 但曲率变化对液滴铺展速度的影响并不突出. 基于计算结果, 通过引入k对铺展系数预测模型作出了修正. 同时, 基于能量守恒定律, 对铝液滴在曲面上的流动过程进行分析, 建立了多因素耦合作用下的铺展系数计算模型. 与撞击平面相比, 液滴在曲面上的铺展系数不仅与液滴的运动参数、壁面的润湿性有关, 还与壁面曲率与液滴曲率之比有关. 本文提出的两种预测模型均能为实际的工程应用提供参考依据.

关键词：铝液滴、弯曲壁面、流体体积方法、预测模型

所属期刊栏目：71

分类号：O359.1;U459.51;TP391.41

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;资助的课题

在线出版日期：2022-10-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：175-187