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Continuous droplet rebound on heated surfaces and its effects on heat transfer property: A lattice Boltzmann study
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作者 Qing-Yu Zhang Qi-Peng Dong +2 位作者 Shan-Lin Wang Zhi-Jun Wang Jian Zhou 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第4期351-360,共10页
A thermal multiphase lattice Boltzmann(LB) model is used to study the behavior of droplet impact on hot surface and the relevant heat transfer properties.After validating the correctness of the codes through the D^(2)... A thermal multiphase lattice Boltzmann(LB) model is used to study the behavior of droplet impact on hot surface and the relevant heat transfer properties.After validating the correctness of the codes through the D^(2) law,the simulations of intrinsic contact angle and the temperature-dependent surface tension are performed.The LB model is then used to simulate the droplet impact on smooth and micro-hole heated surface.On the smooth surface,the impinging droplet is reluctant to rebound,unless the intrinsic wettability of the solid surface is fairly good.On the micro-hole surface,however,the micro-holes provide favorable sites for generating a high-pressure vapor cushion underneath the impinging droplet,which thereby facilitates the continuous droplet rebound.For the continuously rebounding droplet.The time evolution of volume and temperature display obvious oscillations.The achievable height of the rebounding droplet increases as the intrinsic wettability of the solid surface becomes better,and the maximum transient heat flux is found to be directly proportional to the droplet rebounding height.Within a certain time interval,the continuous rebounding behavior of the droplet is favorable for enhancing the total heat quantity/heat transfer efficiency,and the influence of intrinsic wettability on the total heat during droplet impingement is greater than that of the superheat.The LB simulations not only present different states of droplets on hot surfaces,but also guide the design of the micro-hole surface with desirable heat transfer properties. 展开更多
关键词 droplet rebound heat transfer droplet impact lattice Boltzmann model
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黏弹性液滴撞击超疏水表面的反弹行为研究
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作者 刘永洪 王意乐 +3 位作者 代明璐 丁怡 靳亚康 陈龙泉 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1552-1562,共11页
水滴撞击超疏水表面后通常会发生完全反弹.大量研究表明,通过在液滴中添加少量聚合物可有效抑制水滴的撞击反弹行为.尽管该方法已被广泛应用于工农业生产中,但对黏弹性液滴撞击反弹行为的抑制机理认识仍不够全面.采用高速摄影技术,开展... 水滴撞击超疏水表面后通常会发生完全反弹.大量研究表明,通过在液滴中添加少量聚合物可有效抑制水滴的撞击反弹行为.尽管该方法已被广泛应用于工农业生产中,但对黏弹性液滴撞击反弹行为的抑制机理认识仍不够全面.采用高速摄影技术,开展了聚氧化乙烯(PEO)水溶液液滴撞击不同微纳复合结构超疏水表面的实验研究.研究结果表明:添加高分子可增强流体的黏弹性及其与表面的黏附作用,因而完全反弹行为仅发生在低PEO浓度液滴的撞击实验中,且随着超疏水表面微结构间距的增大,发生完全反弹的上限和下限韦伯数阈值均减小.在低韦伯数反弹区域,撞击液滴始终处在微结构顶部,因而接触时间随韦伯数的增加而减小,这与平整超疏水表面上的现象相似;在高韦伯数反弹区域,液体会部分浸润微结构表面,因而接触时间将随韦伯数的增加而增加.此外,所有反弹液滴的恢复系数随韦伯数的增加呈线性下降趋势,且下降速率随微结构间距的增大而减缓.基于界面力学和能量转换分析,对实验中观测到的黏弹性液滴撞击反弹动力学行为给予了定性解释. 展开更多
关键词 超疏水表面 黏弹性液滴 撞击反弹 表面润湿性 非牛顿流体
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液滴撞击柔性疏水表面完全反弹的实验研究
3
作者 杨磊 刘细妙 李钟洪 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期124-131,共8页
采用高速摄影与图像识别技术,研究了不同黏性液滴撞击不同弹性模量的柔性疏水材料(PDMS)表面后的完全反弹过程,获得了液滴黏性和柔性疏水材料弹性模量对液滴发生完全反弹的韦伯数区间和反弹恢复系数的影响规律。结果表明:由于液滴黏性... 采用高速摄影与图像识别技术,研究了不同黏性液滴撞击不同弹性模量的柔性疏水材料(PDMS)表面后的完全反弹过程,获得了液滴黏性和柔性疏水材料弹性模量对液滴发生完全反弹的韦伯数区间和反弹恢复系数的影响规律。结果表明:由于液滴黏性对液滴铺展过程的速度影响及其所导致的黏性能量耗散差异,当液滴黏性增大时,液滴撞击PDMS表面后发生完全反弹的最大/最小韦伯数均增大、反弹恢复系数减小;随着PDMS弹性模量的降低,液滴撞击PDMS表面后发生完全反弹的最大韦伯数增大、最小韦伯数减小,PDMS弹性模量对反弹恢复系数无明显影响。 展开更多
关键词 液滴 PDMS 完全反弹 黏性系数 韦伯数 反弹恢复系数
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基于液滴定向反弹的混合润湿性表面设计准则
4
作者 张童伟 KAKU Chuyo +1 位作者 李美萱 吴杰 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2023年第2期159-168,共10页
液滴撞击固体表面的定向反弹在防结冰/起雾、自清洁等工程应用中具有重要意义。混合润湿性表面已被证明是一种有效的液滴操纵方法。本文对液滴撞击构筑有亲水条纹的疏水基底进行数值模拟研究,采用已验证的扩散界面法来捕获界面演化。首... 液滴撞击固体表面的定向反弹在防结冰/起雾、自清洁等工程应用中具有重要意义。混合润湿性表面已被证明是一种有效的液滴操纵方法。本文对液滴撞击构筑有亲水条纹的疏水基底进行数值模拟研究,采用已验证的扩散界面法来捕获界面演化。首先,研究卫星液滴在撞击过程中的形成过程,通过分析液滴的垂直速度和横向速度,明确混合润湿性表面在液滴扩散、收缩和反弹阶段中的作用。然后,系统探究条纹宽度对液滴反弹形式和接触时间的影响,重点关注液膜演化和液滴弹跳过程中的动力学和能量传递机制。所得结果可以指导混合润湿性表面的优化设计和液滴定向回弹的控制。 展开更多
关键词 液滴撞击 混合润湿性表面 定向反弹 设计准则
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液滴在运动超疏水表面回弹特性的研究
5
作者 霍本洁 钱丽娟 《中国计量大学学报》 2023年第3期364-371,共8页
目的:研究了液滴在运动的超疏水表面的回弹特性。方法:使用高速相机搭建实验台以完整捕捉液滴撞击运动超疏水表面的形变。结果:液滴撞击运动超疏水表面呈现非对称扩散,发现表面运动速度越快,接触时间越小,收缩速度的增加来源于液膜厚度... 目的:研究了液滴在运动的超疏水表面的回弹特性。方法:使用高速相机搭建实验台以完整捕捉液滴撞击运动超疏水表面的形变。结果:液滴撞击运动超疏水表面呈现非对称扩散,发现表面运动速度越快,接触时间越小,收缩速度的增加来源于液膜厚度的减小和铺展的不对称性。结论:根据切向速度和冲击速度得出最大铺展直径的经验公式,以及速度恢复系数与表面速度的关系。研究结果揭示了液滴撞击运动超疏水表面的回弹规律,有助于理解液滴在超疏水表面上的行为特性。 展开更多
关键词 液滴 运动超疏水表面 回弹
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液滴碰撞不同湿润性表面的行为特征 被引量:11
6
作者 代超 纪献兵 +2 位作者 周冬冬 王野 徐进良 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期36-42,共7页
为了探究湿润性对液滴撞击行为特性的影响,制备超亲水、亲水、超疏水高黏附、超疏水低黏附4类湿润性表面.利用直径为1.96、2.61、3.06mm的液滴,在不同的高度下开展液滴碰撞4类湿润性表面的实验.结果表明,在不同We下,液滴碰撞特性受撞击... 为了探究湿润性对液滴撞击行为特性的影响,制备超亲水、亲水、超疏水高黏附、超疏水低黏附4类湿润性表面.利用直径为1.96、2.61、3.06mm的液滴,在不同的高度下开展液滴碰撞4类湿润性表面的实验.结果表明,在不同We下,液滴碰撞特性受撞击表面湿润性的影响较大,在亲水以及超亲水表面主要表现为铺展特性,但在超亲水表面扩展更显著;在超疏水低黏附以及高黏附表面主要表现为弹跳特性,但当表面为低黏附时,液滴主要表现为完全弹跳.在We-Re坐标下,4类表面各自的液滴碰撞特性可以划分为差异明显的不同铺展或者弹跳现象.4类表面各自的扩展系数β随无量纲时间τ的变化趋势随We的变化基本保持不变,但β的最大值随We的增大而增大. 展开更多
关键词 湿润性 动力学 液滴 铺展 反弹
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喷雾液滴撞击大豆叶片表面研究 被引量:17
7
作者 贾卫东 朱和平 +1 位作者 董祥 薛飞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期87-93,113,共8页
利用两台高速数码摄像机对喷雾液滴撞击大豆叶片表面过程和结果进行了测试与分析。研究结果表明,产生沉积和回缩破碎两种状态时,液滴K值均小于57.7;发生喷溅时,大部分液滴K值大于57.7,但由于叶片表面密被长柔毛使得液滴在低撞击... 利用两台高速数码摄像机对喷雾液滴撞击大豆叶片表面过程和结果进行了测试与分析。研究结果表明,产生沉积和回缩破碎两种状态时,液滴K值均小于57.7;发生喷溅时,大部分液滴K值大于57.7,但由于叶片表面密被长柔毛使得液滴在低撞击角度下易于喷溅,因此液滴在撞击角度为28°和44°时K值小于57.7。液滴在沉积过程中,在相同粒径和撞击角度下,液滴撞击速度越高最大铺展越大,铺展时间也越长,但撞击速度高和撞击速度低的液滴最终铺展比接近。沉积部位对液滴铺展过程和结果有重要影响。液滴在回缩破碎过程中,在表面张力的回缩和叶片表面的粘滞作用下分离破碎,与沉积于叶片表面的液滴相比较,液滴收缩破碎后合计最终铺展比大大提高,均匀破碎的液滴其合计最终铺展比比不均匀破碎的液滴大。当撞击耽数较高时,喷溅液滴将呈现喷射成串小液滴的状态;当撞击耽数较低时,喷溅液滴将呈现喷射单独的2—3个大液滴的状态。喷射出成串小液滴后的液滴主体部分最终铺展比比喷射出单独大液滴后的液滴主体部分大。 展开更多
关键词 喷雾 液滴 沉积 回缩破碎 摊铺比 撞击速度
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液滴撞击超疏水壁面反弹及破碎行为研究 被引量:17
8
作者 刘冬薇 宁智 +2 位作者 吕明 阎凯 孙春华 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期106-112,共7页
液滴撞击壁面时,壁面亲水性对液滴撞击壁面后的变化历程具有重要的影响。利用相界面追踪的复合Level Set-VOF方法对液滴撞击超疏水壁面的运动进行了研究。研究结果表明,撞击速度较小时,液滴撞壁后发生反弹;撞击速度较大时,液滴撞壁后会... 液滴撞击壁面时,壁面亲水性对液滴撞击壁面后的变化历程具有重要的影响。利用相界面追踪的复合Level Set-VOF方法对液滴撞击超疏水壁面的运动进行了研究。研究结果表明,撞击速度较小时,液滴撞壁后发生反弹;撞击速度较大时,液滴撞壁后会发生破碎现象;初始粒径的增大和表面张力的减小,有利于液滴撞壁后产生铺展破碎现象;撞击角度对撞壁后的液滴行为具有较大的影响。通过数值模拟,给出了一定条件下液滴垂直及倾斜撞击超疏水壁面反弹及破碎的临界条件。 展开更多
关键词 液滴撞击 超疏水壁面 反弹 破碎 数值模拟
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细颗粒物撞击荷电液滴的研究 被引量:1
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作者 左子文 王军锋 +1 位作者 霍元平 许荣斌 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2017年第2期259-264,共6页
利用设计的实验装置研究了颗粒和颗粒微团受静电力牵引撞击荷电液滴过程。研究发现:部分颗粒到达荷电液滴表面后出现撞击反弹现象,当撞击角小于85°时,接近50%的颗粒发生反弹;颗粒微团由于结构松散在撞击荷电液滴后发生解体,大部分... 利用设计的实验装置研究了颗粒和颗粒微团受静电力牵引撞击荷电液滴过程。研究发现:部分颗粒到达荷电液滴表面后出现撞击反弹现象,当撞击角小于85°时,接近50%的颗粒发生反弹;颗粒微团由于结构松散在撞击荷电液滴后发生解体,大部分子颗粒被排斥反弹。部分体积较大的颗粒微团由于吸收过量空间电荷导致极性与荷电液滴一致,受库仑斥力作用在接触液滴表面以前发生逃逸。细颗粒物出现反弹、解体以及逃逸等二次飞散现象明显降低荷电液滴对细颗粒物的捕集效率。 展开更多
关键词 荷电液滴 细颗粒物 撞击 反弹
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液滴撞击疏水/超疏水表面运动特性的数值模拟 被引量:5
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作者 张磊 李小磊 +1 位作者 马晓雯 张会臣 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期63-68,共6页
采用计算流体动力学对液滴撞击疏水/超疏水表面的过程进行数值模拟,分析液滴滴落高度、表面润湿性和表面倾斜角度3个因素对液滴运动的影响。结果表明,随着液滴滴落高度的增大,液滴铺展系数增大,回弹系数减小,滴落高度对液滴铺展系数和... 采用计算流体动力学对液滴撞击疏水/超疏水表面的过程进行数值模拟,分析液滴滴落高度、表面润湿性和表面倾斜角度3个因素对液滴运动的影响。结果表明,随着液滴滴落高度的增大,液滴铺展系数增大,回弹系数减小,滴落高度对液滴铺展系数和回弹系数的影响随表面静态接触角的增大而增大;表面疏水性增强,液滴铺展系数减小,回弹系数增大,滴落高度的增大会减弱表面润湿性对液滴铺展系数和回弹系数的影响;表面倾斜角度增大,液滴铺展系数和回弹系数减小,液滴内部最大速度增大。 展开更多
关键词 液滴撞击 疏水表面 超疏水表面 铺展系数 回弹系数
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氮液滴碰撞不同浸润性壁面特性研究 被引量:4
11
作者 强伟 侯予 +3 位作者 薛绒 张海洋 宋远佳 刘秀芳 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期151-157,共7页
为了探究氮液滴撞击不同浸润性壁面的行为特性,揭示其与常温工质液滴碰撞特性的差异,采用流体体积法研究了氮液滴以一定速度碰撞壁面接触角分别为30°、90°、120°和150°的壁面的过程,并将其与水滴碰撞特性进行对比... 为了探究氮液滴撞击不同浸润性壁面的行为特性,揭示其与常温工质液滴碰撞特性的差异,采用流体体积法研究了氮液滴以一定速度碰撞壁面接触角分别为30°、90°、120°和150°的壁面的过程,并将其与水滴碰撞特性进行对比。模拟计算结果表明:在接触角为30°和90°的壁面上,氮液滴和水滴均出现振荡行为,并且氮液滴在铺展阶段达到的铺展系数更大,在回缩阶段初始回缩速度不均匀,整体的振荡次数更少,达到稳定状态更缓慢;在接触角为120°的壁面上,水滴出现振荡,氮液滴则完全反弹;在接触角为150°的壁面上,相比水滴而言,氮液滴出现反弹行为所需的时间更长。 展开更多
关键词 氮液滴 振荡 反弹 接触角 流体体积法
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液滴撞击高温壁面的运动特性 被引量:7
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作者 张瑜 宁智 +1 位作者 吕明 孙春华 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期451-457,共7页
利用相界面追踪复合Level Set-VOF方法,综合考虑液滴蒸发传热及接触热阻作用,对单液滴撞击高温壁面运动及影响因素进行了研究.研究表明,由于液滴蒸发传热作用,液滴撞击高温壁面会发生Leidenfrost现象;撞击速度较小时,液滴撞壁后发生铺... 利用相界面追踪复合Level Set-VOF方法,综合考虑液滴蒸发传热及接触热阻作用,对单液滴撞击高温壁面运动及影响因素进行了研究.研究表明,由于液滴蒸发传热作用,液滴撞击高温壁面会发生Leidenfrost现象;撞击速度较小时,液滴撞壁后发生铺展反弹,随着撞击速度的增大,液滴撞壁后会发生破碎现象;壁面温度的升高利于液滴破碎发生;液滴初始直径的减小有利于液滴撞壁后的反弹,而液滴直径的增大有利于液滴撞壁后破碎.通过数值模拟,给出了一定条件下柴油液滴撞击高温壁面反弹及破碎的临界条件. 展开更多
关键词 液滴 高温壁面 反弹 Leidenfrost现象 数值模拟
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液滴撞击超疏水冷表面的反弹/黏附特性对比研究 被引量:6
13
作者 姚一娜 刘呈 +1 位作者 李聪 杨锐 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期31-35,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 液滴 超疏水表面 表面温度 反弹 黏附
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疏水/超疏水表面防/除冰原理及其研究进展 被引量:8
14
作者 高淑蓉 焦丽丽 +2 位作者 易孟超 金佳鑫 王晓东 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期151-160,共10页
液体防冰、电热防冰、气热防冰、机械除冰等传统的防/除冰技术具有显著的防/除冰效果,但存在消耗能源大、防冰时间有限以及除冰不彻底等问题,而基于疏水/超疏水表面的防/除冰技术则具有独特的优势。本文首先阐述了利用疏水表面和超疏水... 液体防冰、电热防冰、气热防冰、机械除冰等传统的防/除冰技术具有显著的防/除冰效果,但存在消耗能源大、防冰时间有限以及除冰不彻底等问题,而基于疏水/超疏水表面的防/除冰技术则具有独特的优势。本文首先阐述了利用疏水表面和超疏水表面防/除冰的原理及其影响因素;然后,总结了常用的疏水表面和超疏水表面在防/除冰中存在的问题,并指出利用液滴的反弹特性可更加有效地抑制结冰;最后,提出未来有必要对撞击液滴的动力学过程、传热过程和结冰过程的耦合特性进行系统研究,进而为利用液滴的反弹特性抑制结冰提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 防/除冰原理 疏水/超疏水表面 液滴 影响因素 反弹特性
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茶树叶片表面喷雾液滴斜撞击行为研究 被引量:10
15
作者 刘冬梅 周宏平 +1 位作者 郑加强 茹煜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期96-103,195,共9页
在喷雾场景中,茶树叶片具有不同倾斜方向,且会受到不同方向喷雾液滴的撞击。为掌握液滴斜撞击茶树叶片时的撞击行为及影响机理,提出了利用椭圆铺展面积来衡量斜撞击时液滴的铺展变化,并推导出包含叶片倾角和撞击角的斜撞击液滴铺展及反... 在喷雾场景中,茶树叶片具有不同倾斜方向,且会受到不同方向喷雾液滴的撞击。为掌握液滴斜撞击茶树叶片时的撞击行为及影响机理,提出了利用椭圆铺展面积来衡量斜撞击时液滴的铺展变化,并推导出包含叶片倾角和撞击角的斜撞击液滴铺展及反弹数学预测模型。为验证理论准确性,利用两台高速摄像机对喷雾液滴撞击茶树叶片的撞击过程及结果进行测试和分析。研究结果表明,撞击角、初始直径、撞击速度对粘附液滴的铺展面积影响由大到小为撞击速度、初始直径、撞击角,其中初始直径及撞击速度对液滴铺展面积有显著性影响,且是极强正相关。对于细、中液滴,撞击角对铺展面积无显著性影响;对于粗大液滴,撞击角有显著性影响,建议采用90°撞击角。茶树叶片表面具有亲水性,水滴撞击叶片表面时无反弹行为,此结果与反弹预测模型结果吻合。对液滴飞溅的影响程度由大到小为初始直径、撞击速度、撞击角。初始直径及撞击速度对液滴飞溅有显著性影响,液滴初始直径和撞击速度越大,越容易发生飞溅,撞击角对液滴飞溅无显著性影响。因茶树叶片表面比较光滑,无长绒毛,表面粗糙度较小,飞溅临界值Kcrit采用108. 4较合适。 展开更多
关键词 喷雾 液滴 茶树叶片 撞击行为 铺展面积 反弹预测模型
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液滴撞击疏水/超疏水表面防结冰技术研究进展及未来展望 被引量:10
16
作者 高淑蓉 金佳鑫 +1 位作者 魏博建 王晓东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期3946-3957,共12页
抑制撞击液滴的结冰在实际工程应用中具有重要意义。寻求经济、高效的防/除冰方法是结冰领域的研究热点。针对撞击液滴的结冰问题,首先从动力学特性、结冰特性以及撞击液滴结冰的理论研究等方面进行综述,并对目前关于撞击液滴结冰中存... 抑制撞击液滴的结冰在实际工程应用中具有重要意义。寻求经济、高效的防/除冰方法是结冰领域的研究热点。针对撞击液滴的结冰问题,首先从动力学特性、结冰特性以及撞击液滴结冰的理论研究等方面进行综述,并对目前关于撞击液滴结冰中存在的一些问题进行分析。然后,基于撞击液滴的反弹特性可从源头上抑制结冰这种思路,提出降低接触时间、增加成核再辉时间的新方法。这些方法的提出有助于从源头上解决撞击液滴的结冰问题,将使“利用撞击液滴的反弹特性抑制结冰”的应用范围极大扩展,积极推动防结冰技术的发展。最后,对利用液滴的反弹特性进行抑制结冰的研究进行展望。 展开更多
关键词 撞击液滴 防/除冰 疏水 超疏水 反弹
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液滴撞击高温梯度表面的动态行为特性 被引量:3
17
作者 罗黎明 贾志海 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期906-912,共7页
以铜片为基底制备了微方孔结构浸润梯度表面,利用高速摄像技术对液滴撞击高温梯度表面的动态行为特性进行了研究。结果表明:在不同表面温度和韦伯数(We)下,液滴撞击在梯度表面上会出现5种不同的撞击模式,即润湿模式、接触沸腾模式、过... 以铜片为基底制备了微方孔结构浸润梯度表面,利用高速摄像技术对液滴撞击高温梯度表面的动态行为特性进行了研究。结果表明:在不同表面温度和韦伯数(We)下,液滴撞击在梯度表面上会出现5种不同的撞击模式,即润湿模式、接触沸腾模式、过渡模式、碎裂模式和反弹模式;当表面温度达到Leidenfrost温度时,液滴进入反弹模式,反弹液滴会沿着梯度能方向发生多次连续弹跳行为,且由于弹跳过程中能量的不断衰减,反弹高度逐渐减小直至趋于零。基于表面物理化学理论分析了液滴的定向弹跳行为,并利用图像处理技术,分析了弹跳液滴的动态特征。进一步地,通过液滴以相同We数撞击不同表面温度实验,研究了液滴在弹跳运动过程中反弹高度、铺展因子和运动的水平加速度变化特征,发现三者随反弹次数的增加具有相似的变化过程,即呈现先快速减小、后逐渐稳定的特征。水平加速度的与铺展因子的变化趋势具有一致性,从而验证了理论分析的合理性。 展开更多
关键词 液滴 撞击 浸润梯度 定向反弹 韦伯数
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镓铟锡液滴撞击泡沫金属表面的运动学特性研究 被引量:7
18
作者 尚超 阳倦成 +1 位作者 张杰 倪明玖 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期380-391,共12页
常温下为液态的镓铟锡合金以其优异的导热性能在具有特殊要求的传热领域有着重要的应用价值,与传统流动介质相比较大的表面张力使得其产生的流动现象必有所区别.本文研究镓铟锡所形成的液滴撞击泡沫金属表面后所产生的铺展、回缩及回弹... 常温下为液态的镓铟锡合金以其优异的导热性能在具有特殊要求的传热领域有着重要的应用价值,与传统流动介质相比较大的表面张力使得其产生的流动现象必有所区别.本文研究镓铟锡所形成的液滴撞击泡沫金属表面后所产生的铺展、回缩及回弹现象.采用高速相机拍摄液滴投影轮廓随液滴运动的变化过程,并通过图像处理获得不同撞击速度、底板表面孔径下的液滴铺展系数、中心位置轮廓高度以及液滴回弹后在空中的振动特性.研究结果表明:具有较高表面张力的镓铟锡液滴的铺展系数随无量纲时间的变化在铺展初始阶段仍满足常规流体的1/2次幂关系,只在铺展后期与底板的无量纲孔径有关系;液滴的最大铺展系数在较小无量纲孔径底板大于在光滑镍板,且随底板无量纲孔径增大而逐渐减小;在回弹过程,由于底板孔隙结构的存在使得液滴回弹后在空中的振动呈现3种形态:规则的横向和纵向振动、带旋转的横向和纵向振动以及旋转振动;最后,通过对振动频率的拟合和分析,进一步拓展了传统振动频率理论公式在非规则振动过程预测中的应用. 展开更多
关键词 金属液滴 泡沫金属底板 铺展系数 回弹 形状振动
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液滴撞击加热亲水管壁后的反弹和中心射流
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作者 王开珉 张玉杰 +2 位作者 康培森 刘宏升 刘晓华 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1191-1198,共8页
采用高速摄像机拍摄水滴撞击加热亲水管壁的动态过程,研究在不同撞击速度(韦伯数)和壁面温度下,液滴撞击后出现的液膜反弹和中心射流现象.不同于液滴撞击常温亲水管壁,液滴撞击加热亲水管壁后会反弹.在曲率比(液滴直径与管外壁直径的比... 采用高速摄像机拍摄水滴撞击加热亲水管壁的动态过程,研究在不同撞击速度(韦伯数)和壁面温度下,液滴撞击后出现的液膜反弹和中心射流现象.不同于液滴撞击常温亲水管壁,液滴撞击加热亲水管壁后会反弹.在曲率比(液滴直径与管外壁直径的比值)为0.15,撞击速度为0.47~1.40 m/s,壁面温度为20~305℃的条件下,观测到“回缩-反弹”“铺展-反弹”和“破碎-反弹”3种反弹形式,总结其发生条件.壁面温度是决定液滴撞击后能否发生反弹的关键因素,壁面温度和韦伯数均对“破碎-反弹”的产生有显著影响.从重力、惯性力和气化反作用力角度分析产生快速“铺展-反弹”现象的原因.分析中心射流形成原因,发现增加壁面温度和韦伯数有利于不完全中心射流的形成. 展开更多
关键词 液滴撞击 加热管壁 撞击速度 中心射流 液膜反弹
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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 被引量:3
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作者 郑诺 刘海龙 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1934-1942,共9页
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... 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. 展开更多
关键词 液滴撞击 非牛顿流体 最大铺展 回弹 最高回缩
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