液滴碰撞粗糙表面动力学模拟研究：液滴直径的影响分析研究 物理学专业VIP免费

液滴碰撞粗糙表面动力学模拟研究：液滴直径的影响中文摘要液滴撞击壁面的现象在生活中随处可见，例如喷洒农药，喷涂油漆，喷墨打印等。影响液滴撞壁的参数有很多，包括液滴的体积，表面张力，粘度，撞击速度与角度等，表面粗糙度也是很重要的因素之一。实际生活中的真实粗糙表面多为随机粗糙表面，因此只考虑光滑表面和规则粗糙表面的情况是不够的。系统地研究液滴撞击粗糙表面后的铺展状态，对工业，农业等领域都有非常重要的意义。针对液滴碰撞粗糙表面后的铺展过程，本论文利用COMSOLMultiphysics软件，建立液滴撞壁的模型，壁面选择随机粗糙表面和规则粗糙表面两类，模拟真实液滴在粗糙表面的撞击铺展，然后使用Matlab工具对所得实验结果进行分析。我们比较了液滴碰撞两种不同粗糙表面后的铺展系数，高度系数，平衡接触角和相对接触面积，显示随机粗糙表面比规则粗糙表面花费更长的回弹时间，各项数据也有不同，说明液滴撞壁过程不能忽视表面形貌的影响。对于单一粗糙表面，我们仅改变初始速度，液滴平衡后的状态没有明显的不同。本论文也进行了同时改变液滴直径和初始速度的实验研究，分析数据后发现即使韦伯数保持不变，液滴直径和速度的差别也会使实验结果存在差异。关键词：液滴，粗糙表面，韦伯数，铺展与回缩AbstractDropletscanbeseeneverywhereinlife,suchassprayingpesticides,sprayingpaints,inkjetprinting,andthelike.Therearemanyfactorsthataffecttheprocessofdropletcollision,includingdropletvolume,surfacetension,viscosity,impactvelocityandcontactangle,etc.Surfaceroughnessisalsooneofthemostimportantfactors.Theactualroughsurfaceinreallifeismostlyarandomroughsurface,soitisnotenoughtoconsideronlythecaseofasmoothsurfaceandaregularroughsurface.Itisveryimportanttostudythespreadingstateandparametersofdropletsaftertheyimpacttheroughsurface.Forthespreadingprocessofdropletsimpactingaroughsurface,thispaperusesCOMSOLMultiphysicssoftwaretoestablishamodelofdropletcollisionsurface.Therandomroughsurfaceandregularroughsurfaceareselectedtosimulatethespreadofrealdropletsontheroughsurface.ThenuseMatlabtooltoanalyzetheexperimentalresults.Wecomparedthespreadcoefficient,heightcoefficient,equilibriumcontactangleandequilibriumcontactareaafterthedropletimpactedontwodifferentroughsurfaces,showingthattherandomroughsurfacetakeslongerreboundtimethantheregularroughsurface,andtheparametersarealsodifferent.Thecollisionofthedropletscannotignoretheinfluenceofsurfacemorphology.Forasingleroughsurface,weonlychangetheinitialvelocity,andthestateofthedropletsafterthebalanceisnotsignificantlydifferent.Thispaperalsocarriedoutanexperimentalstudythatsimultaneouslychangedthedropletdiameterandinitialvelocity.Afteranalyzingthedata,itwasfoundthateveniftheWebernumberremainsunchanged,thedifferenceindropletdiameterandvelocitywillmaketheexperimentalresultsdifferent.Keywords:droplet,roughsurface,Webernumber,spreadingandretraction目录第一章绪论..............................................11.1选题的目的及介绍.....................................11.2目前的研究现状.......................................11.3本文创新点...........................................3第二章建模方法及数据分析................................42.1液滴碰撞相关参数.....................................42.2COMSOL建模过程......................................5第三章液滴在粗糙表面的运动过程..........................63.1液滴在不同粗糙表面铺展的结果比较.....................63.1.1铺展系数D*和高度系数H*的比较....................63.1.2接触角和接触面积的比较...........................7第四章流体的性质对液滴运动过程的影响....................94.1.文献中最大...