基于SPH方法的液滴撞击可湿润固壁模拟

作     者：王志超 李大鸣 李杨杨 牛娇 WANG ZhiChao;LI DaMing;LI YangYang;NIU Jiao

作者机构：江西省水利科学研究院南昌330029 天津大学建筑工程学院水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300073 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2017年第62卷第24期

页      面：2788-2795页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080103[工学-流体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51079095 51369011)资助 

主　　题：光滑粒子流体动力学 固体壁面 可湿润性 液滴 

摘      要：液滴撞击固体壁面是一种常见的自然现象和工业过程,在这些现象和过程中液滴运动往往受到壁面可湿润性的影响.本文提出了一种可湿润性固壁边界条件的计算方法,即假设壁面粒子的亲水性以及毛细吸附作用统一表现为对支持域内流体粒子的吸附力.吸附力的大小与流体压强、材料饱和度及亲水性有关.基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,模拟了静态液滴在不同可湿润性壁面上由变形至稳定的过程.考虑壁面可湿润性的影响,模拟了液滴撞击疏水壁面的过程.结合试验数据,分析了壁面可湿润性对液滴运动过程的影响.研究表明:根据模拟液滴静态接触角的变化特点,本文可湿润性固壁边界条件可以较好地反映出壁面可湿润性;液滴撞击输水表面的模拟数据与试验结果趋势上吻合良好,液滴回弹时在壁面可湿润性的影响下形成液柱;壁面可湿润性对撞击后液滴的铺展过程影响很小,在该阶段壁面摩擦力起主要作用,回缩和回弹阶段壁面可湿润性对液滴运动特征的影响较明显.