液滴碰撞粗糙表面动力学模拟研究：液滴直径的影响.doc

苏州大学本科生毕业论文16本科毕业设计（论文）学院(部)题目年级专业班级学号姓名指导老师职称论文提交日期液滴碰撞粗糙表面动力学模拟研究：液滴直径的影响中文摘要液滴撞击壁面的现象在生活中随处可见，例如喷洒农药，喷涂油漆，喷墨打印等。影响液滴撞壁的参数有很多，包括液滴的体积，表面张力，粘度，撞击速度与角度等，表面粗糙度也是很重要的因素之一。实际生活中的真实粗糙表面多为随机粗糙表面，因此只考虑光滑表面和规则粗糙表面的情况是不够的。系统地研究液滴撞击粗糙表面后的铺展状态，对工业，农业等领域都有非常重要的意义。针对液滴碰撞粗糙表面后的铺展过程，本论文利用COMSOLMultiphysics软件，建立液滴撞壁的模型，壁面选择随机粗糙表面和规则粗糙表面两类，模拟真实液滴在粗糙表面的撞击铺展，然后使用Matlab工具对所得实验结果进行分析。我们比较了液滴碰撞两种不同粗糙表面后的铺展系数，高度系数，平衡接触角和相对接触面积，显示随机粗糙表面比规则粗糙表面花费更长的回弹时间，各项数据也有不同，说明液滴撞壁过程不能忽视表面形貌的影响。对于单一粗糙表面，我们仅改变初始速度，液滴平衡后的状态没有明显的不同。本论文也进行了同时改变液滴直径和初始速度的实验研究，分析数据后发现即使韦伯数保持不变，液滴直径和速度的差别也会使实验结果存在差异。关键词：液滴，粗糙表面，韦伯数，铺展与回缩作者：武璇指导老师：肖杰AbstractDropletscanbeseeneverywhereinlife,suchassprayingpesticides,sprayingpaints,inkjetprinting,andthelike.Therearemanyfactorsthataffecttheprocessofdropletcollision,includingdropletvolume,surfacetension,viscosity,impactvelocityandcontactangle,etc.Surfaceroughnessisalsooneofthemostimportantfactors.Theactualroughsurfaceinreallifeismostlyarandomroughsurface,soitisnotenoughtoconsideronlythecaseofasmoothsurfaceandaregularroughsurface.Itisveryimportanttostudythespreadingstateandparametersofdropletsaftertheyimpacttheroughsurface.Forthespreadingprocessofdropletsimpactingaroughsurface,thispaperusesCOMSOLMultiphysicssoftwaretoestablishamodelofdropletcollisionsurface.Therandomroughsurfaceandregularroughsurfaceareselectedtosimulatethespreadofrealdropletsontheroughsurface.ThenuseMatlabtooltoanalyzetheexperimentalresults.Wecomparedthespreadcoefficient,heightcoefficient,equilibriumcontactangleandequilibriumcontactareaafterthedropletimpactedontwodifferentroughsurfaces,showingthattherandomroughsurfacetakeslongerreboundtimethantheregularroughsurface,andtheparametersarealsodifferent.Thecollisionofthedropletscannotignoretheinfluenceofsurfacemorphology.Forasingleroughsurface,weonlychangetheinitialvelocity,andthestateofthedropletsafterthebalanceisnotsignificantlydifferent.Thispaperalsocarriedoutanexperimentalstudythatsimultaneouslychangedthedropletdiameterandinitialvelocity.Afteranalyzingthedata,itwasf