剪切变稀流体液滴撞击疏水表面回弹现象及最大铺展的研究

非牛顿流体液滴撞击固体表面的行为广泛存在于多种工农业生产中,然而目前相关研究主要关注牛顿流体,非牛顿流变特性对液滴撞击动力学的影响机制还有待探索.本文研究了纯剪切变稀流体(质量分数≤0.03%的黄原胶水溶液)液滴撞击疏水表面后的最大铺展及回弹行为.通过高速摄像技术捕获液滴撞击疏水表面的运动过程及形态变化,研究了液滴的铺展回缩过程.实验结果表明,在相同We下,剪切变稀特性对液滴撞击疏水表面后的铺展阶段影响很小,但对回缩阶段影响很大.黄原胶浓度增加使得液滴依次表现出部分回弹、完全回弹和表面沉积三种不同的回弹行为.利用能量守恒定律推导出了液滴能在疏水表面上回弹的临界无量纲高度ξ_(c)理论值.发现牛顿流体与非牛顿流体液滴最大无量纲高度ξ_(max)均符合标度律ξ_(max)~αWe斜率随黄原胶浓度增大而减小.基于有效雷诺数Re_(eff),提出了一种有效黏度μ_(eff)表达式,并据此建立了剪切变稀流体的最大无量纲直径β_(max)预测模型.该模型在较广We区间与实验测量值取得了良好一致.