本文主要研究内容
作者韩丁丁（2019）在《粘弹性液滴撞击疏水壁面的数值模拟和动力学研究》一文中研究指出：粘弹性流体(Viscoelastic fluids)是一种典型的非牛顿流体,在日常生活和工业生产中广泛存在,比如血液、牛奶和高分子溶液等。带移动接触线的粘弹性流体的多相流动研究,在工农业有广泛的应用,比如农药喷洒、喷墨打印和法医分析等。本文采用数值模拟与实验相结合的手段研究了粘弹性流体(高分子溶液)液滴撞击疏水壁面的物理问题。首先,在数值方面,发展了模拟带移动接触线的粘弹性流体多相流动的数值方法,并验证其准确性和可靠性。其次,采用数值模拟的方法研究了粘弹性液滴撞击疏水壁面的动力学过程,揭示了粘弹性抑制液滴在疏水壁面上反弹的机理。最后,在实验方面,通过开展一系列实验发现了高分子溶液撞击超疏水壁面的不同模态和特殊结构;研究了高分子长链与壁面的相互作用对接触线动力学行为的影响。主要工作及研究成果如下:(1)建立了模拟带有移动接触线的粘弹性流体多相流动的数值方法。其中,采用Oldroyd-B本构模型模拟弹性应力,与扩散界面方法相结合捕捉界面,采用几何模型模拟接触线运动。为了验证Oldroyd-B本构模型的正确性,采用平面管道流动算例与理论解、方腔驱动流算例(Martins et al.,2015;Yapici et al.,2009;Su et al.,2013)和液滴在剪切流中的变形与数值标准解(Pillapakkam&Singh,2001)进行定量对比;针对本文研究的粘弹性液滴撞击壁面问题,将轴对称的数值模拟结果与实验结果进行定量对比。以上数值结果的对比均具有较好的一致性。并且进行了网格收敛性验证,数值方法具有较好的网格收敛性。(2)数值研究了粘弹性流体液滴撞击疏水壁面的铺展过程。研究了在不同韦伯数下,粘弹性(以黛博拉数De表征)对液滴铺展的非线性影响。在低韦伯数(We)下,液滴的铺展过程主要由惯性力和表面张力主导,粘弹性(De)不影响液滴的铺展。粘弹性流体液滴和牛顿流体液滴一致,最大铺展时间Tm与最大铺展半径Rm均满足同样的尺度率关系Rm～Tm3/2。最后,基于数值结果,研究了接触角大小、溶剂粘性比等参数对粘弹性液滴铺展的影响。(3)数值研究了粘弹性液滴在疏水壁面上的回缩过程,并分析了粘弹性抑制液滴反弹的机理。在较低的We(We<10)和Re(Re<500)数范围内,粘弹性液滴撞击疏水壁面后存在三种模态:弹起,振荡弹起和振荡。在De-We相图中给出弹起与振荡的分界线的尺度率关系:De～(?)We。通过基于弹性力和表面张力的松弛时间尺度对这一分界线进行了解释。通过分析液滴内部的弹性力分布和方向,以及弹性力与表面张力、惯性力等力的对比,揭示了粘弹性导致反弹抑制现象的机理。最后,对粘弹性液滴在壁面上的振荡周期进行了研究,并通过应力松弛理论,解释了粘弹性流体和牛顿流体有相同的振荡周期。(4)开展了高分子稀溶液液滴撞击超疏水壁面的实验。高分子溶液是一类典型的粘弹性流体。发现液滴回缩过程中出现了 Drop-filament和Beads On A String(BOAS)的模态,并通过表面张力和弹性力等力的平衡对细丝的形成进行分析。高分子长链的拉伸对接触线的动力学行为有显著影响,由于高分子链的阻碍作用,接触线形成Zigzag的褶皱结构。通过建模、理论分析高分子链对接触线的动力学行为的影响。
Abstract
nian dan xing liu ti (Viscoelastic fluids)shi yi chong dian xing de fei niu du liu ti ,zai ri chang sheng huo he gong ye sheng chan zhong an fan cun zai ,bi ru xie ye 、niu nai he gao fen zi rong ye deng 。dai yi dong jie chu xian de nian dan xing liu ti de duo xiang liu dong yan jiu ,zai gong nong ye you an fan de ying yong ,bi ru nong yao pen sa 、pen mo da yin he fa yi fen xi deng 。ben wen cai yong shu zhi mo ni yu shi yan xiang jie ge de shou duan yan jiu le nian dan xing liu ti (gao fen zi rong ye )ye di zhuang ji shu shui bi mian de wu li wen ti 。shou xian ,zai shu zhi fang mian ,fa zhan le mo ni dai yi dong jie chu xian de nian dan xing liu ti duo xiang liu dong de shu zhi fang fa ,bing yan zheng ji zhun que xing he ke kao xing 。ji ci ,cai yong shu zhi mo ni de fang fa yan jiu le nian dan xing ye di zhuang ji shu shui bi mian de dong li xue guo cheng ,jie shi le nian dan xing yi zhi ye di zai shu shui bi mian shang fan dan de ji li 。zui hou ,zai shi yan fang mian ,tong guo kai zhan yi ji lie shi yan fa xian le gao fen zi rong ye zhuang ji chao shu shui bi mian de bu tong mo tai he te shu jie gou ;yan jiu le gao fen zi chang lian yu bi mian de xiang hu zuo yong dui jie chu xian dong li xue hang wei de ying xiang 。zhu yao gong zuo ji yan jiu cheng guo ru xia :(1)jian li le mo ni dai you yi dong jie chu xian de nian dan xing liu ti duo xiang liu dong de shu zhi fang fa 。ji zhong ,cai yong Oldroyd-Bben gou mo xing mo ni dan xing ying li ,yu kuo san jie mian fang fa xiang jie ge bu zhuo jie mian ,cai yong ji he mo xing mo ni jie chu xian yun dong 。wei le yan zheng Oldroyd-Bben gou mo xing de zheng que xing ,cai yong ping mian guan dao liu dong suan li yu li lun jie 、fang qiang qu dong liu suan li (Martins et al.,2015;Yapici et al.,2009;Su et al.,2013)he ye di zai jian qie liu zhong de bian xing yu shu zhi biao zhun jie (Pillapakkam&Singh,2001)jin hang ding liang dui bi ;zhen dui ben wen yan jiu de nian dan xing ye di zhuang ji bi mian wen ti ,jiang zhou dui chen de shu zhi mo ni jie guo yu shi yan jie guo jin hang ding liang dui bi 。yi shang shu zhi jie guo de dui bi jun ju you jiao hao de yi zhi xing 。bing ju jin hang le wang ge shou lian xing yan zheng ,shu zhi fang fa ju you jiao hao de wang ge shou lian xing 。(2)shu zhi yan jiu le nian dan xing liu ti ye di zhuang ji shu shui bi mian de pu zhan guo cheng 。yan jiu le zai bu tong wei bai shu xia ,nian dan xing (yi dai bo la shu Debiao zheng )dui ye di pu zhan de fei xian xing ying xiang 。zai di wei bai shu (We)xia ,ye di de pu zhan guo cheng zhu yao you guan xing li he biao mian zhang li zhu dao ,nian dan xing (De)bu ying xiang ye di de pu zhan 。nian dan xing liu ti ye di he niu du liu ti ye di yi zhi ,zui da pu zhan shi jian Tmyu zui da pu zhan ban jing Rmjun man zu tong yang de che du lv guan ji Rm～Tm3/2。zui hou ,ji yu shu zhi jie guo ,yan jiu le jie chu jiao da xiao 、rong ji nian xing bi deng can shu dui nian dan xing ye di pu zhan de ying xiang 。(3)shu zhi yan jiu le nian dan xing ye di zai shu shui bi mian shang de hui su guo cheng ,bing fen xi le nian dan xing yi zhi ye di fan dan de ji li 。zai jiao di de We(We<10)he Re(Re<500)shu fan wei nei ,nian dan xing ye di zhuang ji shu shui bi mian hou cun zai san chong mo tai :dan qi ,zhen dang dan qi he zhen dang 。zai De-Wexiang tu zhong gei chu dan qi yu zhen dang de fen jie xian de che du lv guan ji :De～(?)We。tong guo ji yu dan xing li he biao mian zhang li de song chi shi jian che du dui zhe yi fen jie xian jin hang le jie shi 。tong guo fen xi ye di nei bu de dan xing li fen bu he fang xiang ,yi ji dan xing li yu biao mian zhang li 、guan xing li deng li de dui bi ,jie shi le nian dan xing dao zhi fan dan yi zhi xian xiang de ji li 。zui hou ,dui nian dan xing ye di zai bi mian shang de zhen dang zhou ji jin hang le yan jiu ,bing tong guo ying li song chi li lun ,jie shi le nian dan xing liu ti he niu du liu ti you xiang tong de zhen dang zhou ji 。(4)kai zhan le gao fen zi xi rong ye ye di zhuang ji chao shu shui bi mian de shi yan 。gao fen zi rong ye shi yi lei dian xing de nian dan xing liu ti 。fa xian ye di hui su guo cheng zhong chu xian le Drop-filamenthe Beads On A String(BOAS)de mo tai ,bing tong guo biao mian zhang li he dan xing li deng li de ping heng dui xi si de xing cheng jin hang fen xi 。gao fen zi chang lian de la shen dui jie chu xian de dong li xue hang wei you xian zhe ying xiang ,you yu gao fen zi lian de zu ai zuo yong ,jie chu xian xing cheng Zigzagde zhe zhou jie gou 。tong guo jian mo 、li lun fen xi gao fen zi lian dui jie chu xian de dong li xue hang wei de ying xiang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学技术大学的韩丁丁，发表于刊物中国科学技术大学2019-07-12论文，是一篇关于粘弹性流体论文,模型论文,移动接触线论文,反弹抑制现象论文,高分子溶液论文,中国科学技术大学2019-07-12论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学技术大学2019-07-12论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：粘弹性流体论文; 模型论文; 移动接触线论文; 反弹抑制现象论文; 高分子溶液论文; 中国科学技术大学2019-07-12论文;