摘要：液滴撞击加热表面现象广泛应用于多个领域,涉及工程热力学、传热学和流体力学等多学科交叉知识。该研究构建了液滴撞击加热表面实验平台,分析了不同撞击高度和表面温度下的液滴模式及动力学特征参数。此外,基于八个方面的考虑制定并设计了实验课程,旨在提高学生的参与度和解决问题能力。对学生的满意度调查表明,学生在五个方面的满意度超过90%。

摘要：近年来,通过操控液滴进行液滴界面输运特性的有效调控在能源利用、相变储能、强化传热等领域越来越重要。功能性表面,作为操控液滴运动的被动方法,以其节约能源、易于制备的优点,在自清洁、水管理、微流控、防污染等工程应用中具有重要的研究前景。本文基于格子波尔兹曼方法,设计了在超疏水表面上嵌入楔形疏水结构的化学非均匀表面,通过调节表面润湿性梯度和楔形顶角实现操控撞击液滴的定向反弹,并且基于对液滴反弹倾斜角、定向位移、接触时间以及恢复系数的分析来研究表面润湿性梯度和楔形顶角对这一物理过程的影响,为实际应用中精准操控液滴定向反弹提供一定的理论指导。

摘要：捕沫器等化工气液分离设备中,液滴撞击丝网速度超过临界值,部分液体穿透多孔丝网形成子液滴、发生渗漏,将严重影响下游生产的性能与安全。通过可视化实验测量不同丝网表面液滴临界渗漏速度,讨论倾斜角度、丝网结构参数、液滴直径及表面浸润性等因素对临界渗漏速度的影响。液滴渗漏是法向动压力联合水锤压力克服网孔毛细压力的结果。法向动压力是动压力分量,与丝网倾角相关。液滴撞击丝网极短的瞬间,液体受到压缩,产生的水锤压力与液滴投影下的网孔数存在定量关系。毛细压力与气液界面在网孔间的位置及接触角相关。水锤压力及毛细压力均受丝网结构参数影响。通过网孔间气液界面受力分析,有机地整合渗漏影响因素,得到了渗漏临界量纲1准则。该准则与实验结果高度吻合,可为气液分离器设计提供参考。

摘要：丝网分离器在工业中有着广泛地应用。本文针对液滴撞击网丝的动态过程,采用CLSVOF方法对单个液滴撞击干燥网丝的问题进行数值模拟,经过合理的简化,建立了气流扰动下单液滴撞击干燥扁网丝面的二维数学模型,分析了液滴撞击角和撞击位置对液滴撞击行为特性的影响。数值计算的结果表明:液滴撞击到干燥网丝上分为铺展和飞溅2个过程,撞击角越小,上铺展半径越大,下铺展半径越小,分离的二次液滴体积越大;液滴撞击网丝的位置离网丝边缘越近,越容易产生二次液滴,二次液滴的总体积越多。

摘要：本文通过高速摄影研究锡青铜网表面水滴撞击行为,探讨碰撞速度、角度及丝网浸润性对气液分离的影响。水滴撞击普通锡青铜网后阻尼振荡,最终沉积。撞击速度、丝网倾角越大,沉积液滴与丝网接触角越小,浸润面积越大。沉积液膜撕裂产生二次液滴携带,将严重影响气液分离效果。丝网经超疏水纳米修饰后,液滴撞击发生弹跳,丝网倾斜放置,法向撞击速度相对减小,可缓解弹跳液滴分裂产生子液滴及二次液滴携带,提高丝网气液分离器效率。

摘要：液滴撞击固体表面是自然界的常见现象,研究超疏水表面的液滴撞击对其润湿性的影响,对于超疏水性材料的潜在应用具有重要的科学意义。采用3、10、20 min氧等离子体处理(OPT)和1 min八氟环丁烷等离子体聚合沉积(PPD)的等离子体方法改性聚四氟乙烯(PTFE)表面,获得具有不同尺寸和间距的微/纳米锥的超疏水PTFE表面,研究射频等离子体改性PTFE表面的液滴静态接触角、滚动角及液滴撞击动力学行为,分析在不同个数液滴撞击后PTFE表面的润湿性和液滴撞击行为变化,确定PTFE表面液滴撞击起电效应的影响机制。结果表明:通过1~9个液滴撞击后,PTFE表面的静态接触角随撞击液滴数量增加而减小,导致静态接触角低于150°;液滴滚动角随撞击液滴数量增加而增大,造成液滴滚动角高于10°。撞击液滴的接触时间随撞击液滴数量增加而增大,回弹系数随撞击液滴数量增加而减小。随撞击液滴数量增加,回弹液滴的正电荷和PTFE表面的负电压增大,PTFE表面的负电荷对液滴产生强吸引作用,导致低粘附超疏水性被破坏。3 min OPT和1 min PPD改性PTFE表面的纳米锥间距小,密度大,表面负电荷量增加明显,造成PTFE表面的疏水性降低的程度最显著。研究结果可为改善超疏水稳定性的表面织构设计提供理论依据。

摘要：液滴撞击不同润湿性壁面的传热流动问题在自然界和工业生产中广泛存在。研究采用CLSVOF方法,引入描述壁面润湿特性的动态接触角,并考虑液滴物性参数随温度的变化,建立液滴撞壁模型,模拟研究液滴撞击流动行为,通过与实验对比验证,确定模型有效性。在此基础上,对传热作用下考虑壁面润湿性的液滴撞击问题展开研究,探讨壁面传热作用对液滴撞击铺展特性的影响。研究表明,在撞击过程中,液滴先铺展后逐渐收缩,与静态接触角模型相比,采用动态接触角模型所得的液滴流动特性与实验结果更加吻合;随着接触角增大,液滴在撞壁初期不易铺展,随后则易于收缩;虽然固液传热作用会影响液滴铺展直径,但不改变液滴的运动趋势。

摘要：本文对液滴撞击热钢板表面形变特性进行了实验研究.根据压电共振理论设计液滴发生器制取液滴,高速摄像机记录液滴撞击热钢板的行为并用IPP软件进行图像处理.实验结果表明:表面温度在300℃以上时液滴撞击会发生leidenfrost现象,钢板与液滴接触气化冲力是影响液滴leidenfrost现象的重要因素;表面温度对液滴铺展时间影响较小,对液滴收缩反弹形态变化影响较大;液滴最大铺展因子随着韦伯数的增大而增大.

摘要：结冰探测是飞机结冰防护系统运行的前提和依据,是结冰防护面临的首要问题。目前,针对探针结冰过程的研究缺乏实测数据,相关规律尚待验证。为更准确地模拟飞机遭遇的真实结冰环境,利用大型结冰风洞开展传感器结冰特性试验研究。采用探针阵列分布和冰形可重复性验证相结合的试验方法,通过在线实拍图像、实测结冰外形与结冰质量等数据,直观、定量地揭示探针表面水滴撞击的细节特征及变化规律。结果表明:探针圆柱表面的水收集系数沿轴向先增大后减小,存在极值点,且该点高度会随壁面边界层的发展逐步上升,变化量级处于2~30 mm之间;此外,各探针位置面对来流参数变化的敏感程度不同,结冰质量较大且对迎角变化敏感度较低的点,将具备更好的探测效果。实测数据与分析结果可为传感器探针的精确设计提供依据。

摘要：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。