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摘要
液滴撞击弯曲壁面现象广泛存在于冶金、化工、航空航天等领域,在某些场景下,液滴混入高分子聚合物后会表现粘弹性特性,为了进一步认识液滴粘弹性对撞击弯曲壁面的影响,对粘弹性液滴撞击弯曲壁面的过程进行数值模拟研究。研究基于相场方法和格子玻尔兹曼(LBM)方法,采用应力场分布函数求解Oldroyd-B本构方程,并施加适用于弯曲壁面的接触角模型,发展了固-液-气三相粘弹性流体模拟方法,对Oldroyd-B粘弹性液滴撞击弯曲壁面问题进行数值模拟,主要研究了粘度比β、韦伯数We和壁面接触角θ对撞击过程的影响。结果表明:撞击过程主要包括四个阶段:运动阶段、铺展阶段、拉伸阶段和撕裂阶段。粘度比β越低,液滴在铺展拉伸阶段动能衰减越慢,转化的表面能更多,但更早进入撕裂阶段,液滴撞击弯曲壁面后,更容易脱离壁面。韦伯数We较小时,液滴主要在壁面处附着或反弹;We较大时,液滴会撕裂并脱离壁面,We越大,液滴在铺展拉伸阶段动能衰减越快,进入撕裂阶段更慢。壁面的亲疏水性会影响液滴最终的状态,疏水性越高,对铺展阶段的阻碍作用越强,液滴越容易发生撕裂和脱离。
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