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垂直振动液滴流动与蒸发特性的数值模拟

化学工程 2023年第9期51卷 78-83页

作者：焦建梁单彦广上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为研究垂直振动液滴内部流动和蒸发特性,采用VOF-CSF(流体体积函数和连续表面张力)方法,模拟4种共振模态(2、4、6、8)下液滴在恒温平板与高温空气中蒸发时内部流动与蒸发特性变化过程。结果表明:恒温平板上液滴不均匀的界面温度分布使... 详细信息

为研究垂直振动液滴内部流动和蒸发特性,采用VOF-CSF(流体体积函数和连续表面张力)方法,模拟4种共振模态(2、4、6、8)下液滴在恒温平板与高温空气中蒸发时内部流动与蒸发特性变化过程。结果表明:恒温平板上液滴不均匀的界面温度分布使液滴表面形成张力梯度,界面流体在此梯度下从高温区流向低温区,形成Marangoni流;液滴在模态2和4时内部出现Y型流动,在模态6和8时则呈现2个对称大尺寸的涡流动,且液滴在第4模态下内部平均流速最高。高温空气中液滴在第4模态下处于稳定蒸发时的蒸发速率最快,第8、6、2模态以及自然蒸发的蒸发速率依次小于第4模态,且共振频率处液滴的蒸发速率大于相邻频率下的蒸发速率。

关键词：共振模态液滴蒸发内部流动数值模拟

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两阶段悬浮液超音速火焰喷涂多相流模拟研究

上海理工大学学报 2023年第6期45卷 591-601页

作者：何戴焦建梁单彦广上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为研究两阶段悬浮液超音速火焰喷涂过程中的流场分布以及液滴/颗粒行为,采用三维Euler-Lagrange耦合建模方法,模拟悬浮液在流场中破碎雾化、运动换热、蒸发扩散并最终被基板捕捉的过程。悬浮液物性由基于实验的拟合函数编译,并考虑了液... 详细信息

为研究两阶段悬浮液超音速火焰喷涂过程中的流场分布以及液滴/颗粒行为,采用三维Euler-Lagrange耦合建模方法,模拟悬浮液在流场中破碎雾化、运动换热、蒸发扩散并最终被基板捕捉的过程。悬浮液物性由基于实验的拟合函数编译,并考虑了液滴形状变化的影响。结果表明:通过调节氮气质量流量,可以在不影响焰流速度的前提下,调节焰流温度,以满足不同温敏材料涂层制备的工艺要求。通过调节悬浮液的体积流量,可以使悬浮液到达焰流中心被充分加热加速。适当减小悬浮液的体积流量有助于提高颗粒被基板捕捉时的温度与速度,适当提高或降低悬浮液的颗粒浓度可以在不影响颗粒被基板捕捉时速度的前提下,提高单位时间内的颗粒输出量或降低颗粒粒径,可以根据不同的工艺要求进行相应的调整。

关键词：悬浮液超音速火焰喷涂数值模拟多相流 TiO2

基于LBM的均匀电场池沸腾单气泡动力学模拟

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计算物理 2022年第5期39卷 537-548页

作者：张浏斌单彦广戎志成上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

采用格子玻尔兹曼方法(LBM),在气-液相变模型的基础上,耦合理想电介质模型,模拟均匀电场作用下池沸腾单气泡成核、生长、脱离过程,详细研究重力加速度和电场强度对气泡动力学的影响。结果表明:在重力加速度相同的情况下,随着电场强度的... 详细信息

采用格子玻尔兹曼方法(LBM),在气-液相变模型的基础上,耦合理想电介质模型,模拟均匀电场作用下池沸腾单气泡成核、生长、脱离过程,详细研究重力加速度和电场强度对气泡动力学的影响。结果表明:在重力加速度相同的情况下,随着电场强度的增加,气泡的脱离直径与脱离时间随之减小,壁面平均热流增加。随着重力加速度减小,壁面平均热流减少,电场强度对于气泡脱离频率的影响更加显著。气泡在均匀电场中形状发生改变,它将沿着电场线的方向拉伸,变得更加细长,电场强度与气泡的纵横比和高度呈线性相关。

关键词：格子玻尔兹曼方法池沸腾均匀电场气泡动力学

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电动汽车用短型线涡旋压缩机补气特性

化学工程 2023年第4期51卷 28-33页

作者：何戴曹健李康苏林单彦广上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为探究电动汽车用短型线涡旋压缩机在不同工况下的补气特性及制热COP与补气系数k之间的联系,采用第二制冷剂量热器法进行实验研究。结果表明:补气主要对总质量流量的增量和压缩机功率的增量有影响,两者增长的强弱共同决定了该压缩机性... 详细信息

为探究电动汽车用短型线涡旋压缩机在不同工况下的补气特性及制热COP与补气系数k之间的联系,采用第二制冷剂量热器法进行实验研究。结果表明:补气主要对总质量流量的增量和压缩机功率的增量有影响,两者增长的强弱共同决定了该压缩机性能的变化趋势;蒸发温度越低则补气效果越明显,蒸发温度为-22℃时制热量可提高15.9%;排气温度随补气压力的增大先降低后逐渐升高,在补气压力较低时,压缩机效率可以得到一定的提升;蒸发温度在-22—-1℃的范围内,制热COP随补气系数k呈先增后降的趋势,并且制热COP在补气系数k为0.65—0.85的范围内最优。

关键词：短型线涡旋压缩机补气增焓补气压力补气系数电动汽车

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溶液液滴在热等离子体射流中的运动和蒸发

工程热物理学报 2011年第9期32卷 1545-1548页

作者：胡媛单彦广上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为考察溶液注入热等离子体喷涂过程中喷雾参数对涂层质量的影响,本文建立了溶液液滴在热等离子体中运动蒸发的数学模型。模拟了液滴在不同参数下的运动和蒸发的过程,考虑了液滴、热等离子气流及液滴表面气体混合物随温度及组分的物性变... 详细信息

为考察溶液注入热等离子体喷涂过程中喷雾参数对涂层质量的影响,本文建立了溶液液滴在热等离子体中运动蒸发的数学模型。模拟了液滴在不同参数下的运动和蒸发的过程,考虑了液滴、热等离子气流及液滴表面气体混合物随温度及组分的物性变化以及斯蒂芬流的影响,得到液滴的运动轨迹,蒸发速率以及半径和表面温度的变化。结果表明在一定范围内增大液滴的尺寸或提高入射速度,使液滴获得较大的初始动量,可使液滴进入射流高温区得到充分加热强化蒸发。

关键词：液滴蒸发喷雾参数溶液注入热等离子体喷涂数值模拟

疏水表面振动液滴模态演化与流场结构的数值模拟

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物理学报 2021年第14期70卷 192-201页

作者：叶欣单彦广上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为了研究疏水表面垂直振动液滴的运动规律,本文建立了振动液滴的三维模型,考虑了振动液滴的动态接触角变化过程,通过流体体积函数和连续表面张力(volume of fluid-continue surface force,VOF-CSF)方法实现了液滴受迫振动的数值模拟,得... 详细信息

为了研究疏水表面垂直振动液滴的运动规律,本文建立了振动液滴的三维模型,考虑了振动液滴的动态接触角变化过程,通过流体体积函数和连续表面张力(volume of fluid-continue surface force,VOF-CSF)方法实现了液滴受迫振动的数值模拟,得到了液滴的四种模态(2,4,6和8)动态演化过程、内部流场结构以及动态接触角的变化规律.随着振动加速度的改变,液滴可表现出丰富的模态,而具体模态依赖于振动加速度的频率变化.以此为基础,本文对液滴的内部流场结构做了进一步的分析.在模态2和模态4时,液滴内部流动从底部向上产生“Y”型流动,而在模态6和模态8时呈现对称的涡流动.且共振模态阶数越高,液滴内部速度平均值越大.液滴振动时的动态接触角明显偏离静态接触角,表明液滴振动模型有必要考虑动态接触角.模拟结果与文献中的实验结果做了对比,结果符合良好.

关键词：振动液滴模态微流动数值模拟

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不同湍流模型对热等离子体射流模拟的影响

工程热物理学报 2011年第4期32卷 648-650页

作者：漆熙单彦广上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

本文应用大气压等离子体射流传热与流动的三维数学模型,在相同初始条件下,计算得到了采用不同湍流模型时氩等离子体射流对称轴线上的温度、速度及空气质量分数分布,并与文献中同等条件下的实验结果进行了比较,结果表明采用标准k-ε模型... 详细信息

本文应用大气压等离子体射流传热与流动的三维数学模型,在相同初始条件下,计算得到了采用不同湍流模型时氩等离子体射流对称轴线上的温度、速度及空气质量分数分布,并与文献中同等条件下的实验结果进行了比较,结果表明采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型时与实验结果相差较大,而采用RNG k-ε湍流模型时模拟结果与实验数据更为接近。不同湍流模型时射流核心区的温度和速度分布与实验结果的比较表明,采用RNG k-ε湍流模型模拟热等离子体射流的传热和流动,更能体现等离子体射流核心区层流特性这一物理本质。

关键词：等离子体射流湍流模型数值模拟

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水-乙醇二元混合固着液滴的蒸发特性

化工学报 2018年第7期69卷 2908-2915页

作者：金艳艳单彦广上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

选用单晶硅片和聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底,采用四种浓度的乙醇水溶液,研究水-乙醇二元混合液滴在固体表面上的蒸发规律。实验结果表明,添加乙醇缩短了液滴的蒸发时间,减弱了液滴的钉扎效应,使得固着液滴更容易发生滑移。并且,在同一... 详细信息

选用单晶硅片和聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底,采用四种浓度的乙醇水溶液,研究水-乙醇二元混合液滴在固体表面上的蒸发规律。实验结果表明,添加乙醇缩短了液滴的蒸发时间,减弱了液滴的钉扎效应,使得固着液滴更容易发生滑移。并且,在同一蒸发阶段可能同时存在着两种液体的蒸发,但当乙醇浓度较高时,乙醇先于水蒸发。对于硅片表面,当乙醇浓度到达30%时,第一阶段为纯乙醇蒸发;而对于PTFE表面,该乙醇浓度阈值为20%,即固体表面的亲疏水性会影响混合液滴中两组分的蒸发次序。

关键词：混合蒸发传质乙醇

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喷雾参数对溶液热等离子体喷涂的影响

工程热物理学报 2011年第1期32卷 137-140页

作者：单彦广胡媛漆熙杨茉上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

本文应用溶液注入热等离子体喷涂传热和流动过程的三维数学模型,对溶液喷雾喷入参数对溶液喷雾在热等离子体射流中运动和加热历程的影响进行了研究。结果表明以一定的角度逆向喷入溶液可以强化溶液喷雾的加热蒸发过程,在一定范围内提高... 详细信息

本文应用溶液注入热等离子体喷涂传热和流动过程的三维数学模型,对溶液喷雾喷入参数对溶液喷雾在热等离子体射流中运动和加热历程的影响进行了研究。结果表明以一定的角度逆向喷入溶液可以强化溶液喷雾的加热蒸发过程,在一定范围内提高溶液初始喷入速度,可以使小粒径的液滴获得较大的动量进入射流高温区获得充分加热。结果还表明,为了得到致密的涂层,应尽可能把沉积基板放置在射流下游一定范围内。

关键词：等离子体射流溶液喷雾参数研究