小液滴撞击壁面传热特性数值分析

小液滴撞击壁面现象在喷雾冷却等领域都有广泛应用.为研究小液滴(微米)撞击热壁面(非沸腾区)传热过程,建立了二维液滴撞壁瞬态模型,并采用相场方法对小液滴换热过程中对流热通量和导热热通量的大小进行了对比.研究结果表明:液滴撞击壁面初期形成“冷斑”,有利于小液滴与壁面的传热;小液滴撞击壁面过程中热通量峰值存在于三相接触点附近,数量级在105—106 W/m^(2);小液滴撞击壁面过程中受壁面浸润性和液滴尺寸对传导热通量的影响较为显著,而速度和液滴尺寸对对流热通量的影响较为显著;大多数情况下,小液滴撞击壁面传导热通量数量级在103—105 W/m^(2),对流热通量数量级在104—106 W/m^(2),对流热通量大于传导热通量,在整个换热过程中占据主导地位.

超高压微射流撞击壁面流动特性仿真研究

研究了超高压微射流撞击壁面动力特性优化控制问题,使微射流能最大限度地保持高压能量。为此提出一种集微射流、超高压技术和撞击流三者优势于一体的制备微乳液的新方法,针对超高压下微射流撞击壁面的流场基础研究数据缺乏的问题,分别用三种湍流模型:标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable模型对三个截面进行了计算,进行分析比较优缺点以及对超高压微射流撞击壁面流场的适用程度。仿真结果表明,高速射流的撞击会产生巨大破碎作用。通过对喷嘴出口到壁面的速度和动压的结果分析,最佳的距离能获得最大的碰撞能量,有效地解决了喷嘴出口到壁面距离的优化,以便得到更好的粉碎效果,为射流撞击动力学的研究提供了依据。

Al_(2)O_(3)纳米流体液滴撞击壁面的动力学行为数值研究

针对纳米流体液滴撞击固体壁面的动力学行为,建立基于相场方法描述液滴动态过程的二维数值模型,引入Kistler动态接触角模型以模拟铺展过程中液滴动态接触角变化以及三相接触线的迁移.通过模拟分析液滴铺展因子、无量纲高度的变化研究不同纳米颗粒体积分数、惯性力和液滴直径等因素对水基Al_(2)O_(3)纳米流体液滴撞击壁面的铺展回缩过程的影响机制.结果表明:超过一定体积分数的纳米颗粒使流体表现出明显的剪切稀化特性,增加液滴的黏性耗散,抑制液滴的铺展回缩过程;液滴撞击速度的增加会增大其撞击壁面时最大铺展直径和达到稳定状态的耗时,直径的增加使液滴振荡周期加长;体积分数为4%的纳米颗粒可以抑制上述两者带来的影响,使液滴更快到达稳定状态.

涡环垂直撞击壁面的研究进展

旋涡是流体力学中极其重要的流动结构之一,人们对旋涡的研究已经有超过一百年的历史.近年来,涡环与固体壁面的相互作用引起了人们的广泛关注.这不仅因为旋涡与壁面的相互作用在工程中很常见,更重要的是这有助于人们进一步理解旋涡与边界层相互作用的机理.分别对涡环撞壁后涡结构的演化、涡环的周向不稳定性、合成射流涡环撞壁、涡环的压缩性对涡环撞击固体壁面的影响及涡环与可穿透壁面的相互作用等方面进行了回顾与总结,并指出了存在的问题及今后的研究方向.

颗粒撞击壁面行为及影响因素的实验研究

颗粒撞击壁面的行为研究对建立准确的壁面颗粒反弹模型以及分离器性能预测十分重要。为此,本文搭建了颗粒撞击壁面的机理实验装置,利用高速摄像及图片处理技术获得了颗粒反弹的基础数据,分析了球形度及壁面材料对颗粒撞击行为的影响。结果表明:球形颗粒的恢复系数高于非球形颗粒,撞击有机玻璃壁面的恢复系数高于碳钢壁面;球形颗粒的摩擦系数低于非球形颗粒,而两种壁面材料对摩擦系数影响较小。

颗粒特性对撞击分离器性能影响的实验与数值研究

颗粒-壁面撞击行为和气固相间作用对撞击分离器的性能具有重要影响。基于玻璃珠及煤粉的单颗粒撞击实验数据建立平均撞击恢复系数模型,采用非球形颗粒曳力模型对平板式撞击分离器的分离性能和气固流动开展数值研究。结果表明,采用基于实验的平均恢复系数模型以及考虑颗粒形状的曳力模型,能够准确地预测撞击式分离器的总分离效率和分级分离效率。颗粒分离过程中,Stokes数较大的颗粒对颗粒-壁面撞击模型比较敏感,Stokes数较小的颗粒对气固曳力模型比较敏感。