液滴撞击超疏水冷表面的反弹/黏附特性对比研究

为研究液滴撞击超疏水冷表面动力学现象,通过开展去离子水液滴撞击CuO超疏水表面实验,研究表面温度对液滴碰撞后响应方式的影响,分析铺展直径与反弹高度变化规律。结果表明:液滴撞击超疏水冷表面出现反弹与黏附2种响应方式,临界表面温度介于-25℃~-20℃之间;液滴反弹工况下,表面温度越低,液滴与超疏水冷表面之间接触时间越长,液滴最大反弹高度越小;液滴黏附工况下,随表面温度降低,液滴回缩程度减小,稳定铺展直径增大。研究结果可为表面结冰界面现象与防冰/除冰机理研究提供参考。

坡屋面建筑周围放射性物质扩散的数值模拟

坡屋面建筑分布广泛,周围风场分布复杂,为解决放射性物质的绕流扩散问题,运用Open FOAM对坡屋面建筑周围的不可压缩稳态流场进行了三维数值模拟,增加组分扩散方程,研究了入流风速和屋顶倾角对放射性物质扩散的影响。结果表明,入流风速越大,放射性物质扩散越充分。坡屋面建筑排布影响风场分布,进而影响烟羽形状。当上游建筑的屋顶倾角在15°左右、下游建筑的屋顶倾角在25°左右时,在竖直截面上,速度流线沿下游建筑背风坡面爬升,烟羽抬升较高,烟羽呈上扬型;在水平截面上,顺时针涡旋和逆时针涡旋对称分布,导致烟羽对称分布,此时污染范围最小,扩散作用最为显著。可见合理的建筑布局可以减小放射性污染事件对周围环境造成的危害。

液滴撞击低温超疏水表面运动状态的数值模拟研究

针对液滴撞击固体表面后出现的反弹和黏附两种运动状态,通过引入基于连续温度函数的能量方程,建立了用于计算液滴运动、传热和相变过程的数值模型,并与实验结果对比,验证了数值模型的准确性。进而模拟了具有不同韦伯数We和奥内佐格数Oh的液滴撞击低温超疏水表面的运动、传热和相变过程。结果表明:液滴撞击后的运动状态主要取决于Oh,临界值为0.022~0.026,而基本不受We的影响。当液滴撞击后的运动状态为反弹时,We越大的液滴,最大铺展直径越大。而当We相同时,随着Oh的增大,液滴与表面的接触时间越大。

液滴碰撞倾斜壁面的动力学特性

为了探究液滴碰撞在固体表面的动力学特性,该文进行了不同初速度的液滴以不同角度撞击光滑不锈钢表面的实验,通过实验研究了液滴的碰撞角度和Weber数对碰撞过程中液滴的动力学特性,如液滴前后沿点位移、最大铺展直径、滑移距离等的影响。结果表明:液滴的最大无量纲铺展直径随Weber数的增大而增大,随斜面倾斜角度的增大而减小;但是,液滴最终静止在表面时与表面的接触直径几乎不受Weber数和碰撞角度的影响,而是取决于液滴在表面上的前进接触角和后退接触角;另外,液滴的前后沿点位移和滑移距离随碰撞角度和Weber数的增大都呈现上升趋势。