液滴撞击覆有液膜平面的撞击力特性数值模拟研究

作者：王文雷; 汪顺; 郭加宏

来源：水动力学研究与进展A辑, 2021, 36(05): 735-742.

DOI：10.16076/j.cnki.cjhd.2021.05.015

• 液滴撞击力
• 平面
• 液膜
• 数值模拟

液滴撞击物体表面产生的撞击力对很多自然过程与生产活动都有重要作用。该文采用有限体积法及VOF(volume of fluid)方法数值模拟了液滴撞击覆有液膜的平面的撞击过程,研究了液膜厚度对撞击力的影响。数值计算得到了液滴撞击覆有液膜平面的撞击力瞬时值的变化规律、壁面上的压强分布及其演化规律。研究结果表明:液滴撞击覆有液膜的平面时,覆盖在壁面上的液膜能延缓壁面所受撞击力的上升速率,起到缓冲作用,且其缓冲作用随液膜厚度的增大而增大。随着液膜厚度由零开始增加,壁面所受瞬时撞击力峰值先随液膜厚度增大而增大;瞬时撞击力峰值达到最大后,继续增大液膜厚度,瞬时撞击力峰值随液膜厚度增加而减小,因此,液滴撞击覆有一定厚度薄液膜的平面达到的瞬时撞击力峰值最大。虽然液滴撞击无液膜覆盖平面达到的瞬时撞击力峰值不是最大,但是液滴撞击无液膜覆盖平面时,壁面上的压强远大于液滴撞击覆有液膜的壁面上的压强,且两者的演化规律不同。根据数值计算结果进行了无量纲分析,当液膜厚度小于液滴直径时,得到了液滴撞击覆有液膜平面的无量纲撞击力随无量纲时间的变化曲线。

• 单位
  上海市应用数学和力学研究所; 上海大学