液滴聚结动态特性与多体耗散粒子动力学分析

阐述提高冷凝效率并预防结冰,采用多体耗散粒子动力学(MDPD)方法,模拟两个液滴合并弹跳过程中的动态过程以及跳跃现象,并且探讨这一现象的原理。

基于多体耗散粒子动力学的液滴撞击细杆研究

液滴碰撞细杆的现象在固液分离和玻璃棉制造等方面有着重要的应用,采用了多体耗散粒子动力学(MDPD)模拟液滴碰撞圆柱形杆,研究了不同碰撞速度,不同液滴直径以及不同杆的高度对于扩散系数、最大扩散系数的影响。结果表明,液滴的碰撞结果可以分为三种类型,随着碰撞速度和细杆与壁面间高度的改变会导致不同的结果。

嵌段共聚物组成对薄膜形貌影响的多体耗散粒子动力学研究

利用多体耗散粒子动力学(Multibody Dissipative Particle Dynamics,Multibody DPD)方法研究了在溶剂蒸发条件下,嵌段共聚物在表面自组装形成薄膜的过程,分别考虑了两嵌段共聚物和三嵌段共聚物及不同组成对薄膜形貌的影响.模拟得到了无序状薄膜和层状薄膜,并计算了这些薄膜的序参量和薄膜厚度随时间的演化.结果表明,嵌段共聚物的组成对薄膜厚度几乎没有影响,当某种组分的链段很短时,只能形成序参量较小的无序薄膜,相反,则可以得到序参量较大的层状薄膜.

微粗糙结构表面液滴浸润特性的多体耗散粒子动力学研究

超疏水表面因其优异的自洁作用一直是表面科学领域关注的重点.本文使用多体耗散粒子动力学(many-body dissipative particle dynamics,MDPD)方法模拟研究了不同粗糙结构下液滴的浸润特性,并与Cassie-Baxter理论进行了对比.研究使用了一种具有长吸短斥作用的流固作用函数来获得不同的液滴浸润性,并利用一种简洁的数值方法来测量接触角.模拟结果表明本研究方法能够稳定地捕捉到液滴在粗糙表面的静态和动态特性.模拟了粗糙结构对三相接触线运动的黏滞作用,与物理实验结果相符合,表明Cassie-Baxter理论在实际应用中尚存在一定局限性.研究分析了在动态铺展过程中的能量转化关系,并指出在低值表面容易引起液滴反弹.

带自由面流体的多体耗散粒子动力学模拟

利用多体耗散粒子动力学(MDPD)方法对介观尺度下液滴动力学进行了模拟分析,探讨了MDPD系统中液气共存界面的形成,并对表面张力进行了模拟研究,研究结果表明,MDPD方法形成的液气共存界面满足Laplace定律,通过改变不同的粒子间保守力作用参数,获得了液滴在固体壁面上不同的接触角,并研究了保守力作用参数与接触角之间的变化规律,进一步模拟了液滴在复杂微通道内的流动,研究结果有助于解释带自由面流体在粗糙表面上的运动行为。

液滴自发运动的微粗糙结构梯度表面参数研究

采用多体耗散粒子动力学(MDPD)方法,研究液滴在微结构粗糙梯度表面上的自发运动现象.表面微结构的构成影响液滴自发运动速度和距离.对相关的具体参数如构成微结构表面立柱的截面形状、排布、边长、面积等参数进行系统研究.研究表明,微结构表面的排布影响液固接触区域的边缘大小和形状,进而影响液滴自发运动输送效果;不对称结构立柱朝向对液滴运动也有影响,其中先宽后窄截面形状的立柱上液滴运动速度较快;对于对称的立柱组成的梯度表面,定义周长和面积的比值为长积比,该参数越大,液滴自发运动速度越快.本文可为微流控表面设计提供一定的数值模拟依据.

基于MDPD方法的液滴动态润湿研究

研究表面微观结构对液滴动态润湿性能的影响,具有重要的科学意义和工程应用价值。多体耗散粒子动力学(MDPD)方法是一种介观尺度的模拟方法,可以实现不同微结构表面与流体间的相互作用。通过与实验和模拟结果进行对比的方法验证了液滴浸润固体壁面模型的准确性和可行性,系统研究了微结构参数对表面浸润性能的影响。结果表明:微柱高度对液滴浸润状态的影响并不是一直存在,微柱高度为1时,固壁表面均表现为亲水;微柱高度为2时,随着面积分数的增大,固壁表面由疏水变为亲水;微柱高度超过阈值2时,固液作用基本不会改变。