剪切变稀液滴撞击不同浸润性壁面的数值模拟研究

• 作者: 刘海龙 曹宇 沈学峰 王军锋
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 非牛顿流体 液滴撞击 有限元方法 水平集方法 铺展动力学
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 168-177
• 页数: 10页
• 字数: 7129字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20191682

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,液滴撞击过程中的黏性耗散减小,液滴的形貌变化及无量纲参数变化更为显著.接触角为55°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.接触角为100°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.接触角为160°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,本文提出了接触角为55°情况下剪切变稀液滴撞击壁面后的最大无量纲铺展直径预测模型.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王军锋	江苏大学能源与动力工程学院	100	698	15.0	23.0
2	刘海龙	江苏大学能源与动力工程学院	14	15	2.0	3.0
3	沈学峰	江苏大学能源与动力工程学院	4	16	2.0	4.0
4	曹宇	江苏大学能源与动力工程学院	3	5	1.0	2.0