探讨喷雾液滴撞壁模拟-

论文导读：气混合的好坏,对之后的燃烧和排放历程具有重要影响,探讨液滴撞壁历程的动力学行为和微观机理有重要作用。本论文通过对单液滴碰壁现象的总结和浅析,探讨了液滴碰壁历程的内部机理,并对喷雾液滴碰壁模型进行了讨论。对单液滴碰壁后的铺展行为进行了论述浅析,通过对接触线附近贴壁区域流动状态的浅析求解,建立了铺展行为的动态
摘要：液滴碰壁现象广泛存于自然界和工程实际中,比如雨滴的下落,燃油的喷射等。在发动机中,液滴碰壁现象直接联系到缸内燃气混合的好坏,对之后的燃烧和排放历程具有重要影响,探讨液滴撞壁历程的动力学行为和微观机理有重要作用。本论文通过对单液滴碰壁现象的总结和浅析,探讨了液滴碰壁历程的内部机理,并对喷雾液滴碰壁模型进行了讨论。对单液滴碰壁后的铺展行为进行了论述浅析,通过对接触线附近贴壁区域流动状态的浅析求解,建立了铺展行为的动态接触角模型,获得了各因素对铺展行为的作用规律。根据流体力学制约方程建立了液滴撞击壁面数学模型,利用OpenFOAM开源软件,采取VOF策略,对液滴撞壁历程进行了数值模拟,浅析了液滴撞壁后的流动状态,详细探讨液滴物性、壁面特性、撞击速度、撞击角度等因素对液滴撞壁后形态变化的影响。模拟结果表明：当液滴垂直撞击平壁时,液滴的流动是对称的,液滴倾斜撞壁时,流动不对称。壁面特性主要体现接触角的影响,对于高润湿性壁面,液滴容易粘附在壁面上；对于非润湿性壁面,液滴容易发生断裂、破碎或反弹。粗糙壁面和光滑壁面液滴铺展行为不同,粗糙壁面会在一定程度上阻止液滴的流动。液滴的初始撞击速度对液滴撞壁后的行为有很大影响,速度越大,液滴铺展越快,铺展面积越大。液滴撞击湿壁时,会与壁面油膜发生作用,形成两个飞溅的液幕,液滴和油膜的流动状态受壁面油膜厚度的影响。液滴撞击球面时,球面有着一定的曲率,导致表面张力方向发生变化,铺展历程中,球面直径增大,液滴的铺展系数增大,球面直径的变化对液滴达到最大铺展所需时间影响不大；球面直径越小,铺展厚度越小,最小铺展厚度越小,当球面直径足够小时,铺展液膜会出现中心局部破裂。关键词：液滴论文碰撞论文接触角论文数值模拟论文
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Abstract5-7
目录7-9
第1章 绪论9-15

1.1 本课题的探讨作用9-12

1.2 液滴碰壁对喷雾探讨的影响12-13

1.3 本论文的探讨内容13-15

第2章 液滴撞壁机理及模型15-26

2.1 液滴撞壁历程15-16

2.2 发动机中单液滴撞壁探讨16-21

2.1 液滴撞击干壁16-19

2.2 液滴撞击湿壁19

2.3 液滴间的相互作用19-21

2.3 喷雾撞壁模型21-26

第3章 液滴撞壁历程论述模型及影响因素浅析26-38

3.1 论述浅析26-31

3.

1.1 理想固体表面的Young方程26-27

3.

1.2 实际壁面上接触角滞后性27-28

3.

1.3 接触线上的粘性剪切力28-31

3.2 动态接触角随接触线移动速度变化联系31-32

3.3 液滴铺展行为影响因素浅析32-35

3.4 液滴撞击平壁铺展历程能量变化论述浅析35-37

3.5 本章小结37-38

第4章 数值模型中相关不足的处理及模拟策略38-50

4.1 物理模型38

4.2 流体运动界面的追踪38-43

4.

2.1 VOF策略39-40

4.

2.2 VOF策略中运动界面重构技术40-41

4.

2.3 VOF策略中表面张力模型41-43

4.

2.4 壁面粘附效应43

4.3 制约方程43-45

4.4 湍流及大涡模拟45-46

4.5 亚格子尺度模型46-49

4.5.1 Smagorinsky模型46-48

4.5.2 尺度相似模型和混合模型48

4.5.3 谱空间涡粘模型48

4.5.4 结构函数模型48-49

4.6 本章小结49-50

第5章 液滴撞壁数值模拟50-64

5.1 单液滴撞壁历程浅析50-52

5.2 单液滴撞击干壁52-58

5.

2.1 壁面特性的影响52-53

5.

2.2 液滴表面张力的影响53-54

5.

2.3 液滴粘度的影响54-55

5.

2.4 撞击速度的影响55-57

5.

2.5 撞击角度的影响57-58

5.3 液滴撞击湿壁模拟结果58-60

5.4 液滴撞击球面数值模拟探讨60-62

5.5 本章小结62-64

第6章 总结与展望64-66

6.1 工作总结64-65

6.2 展望65-66

致谢66-67
参考文献67-70