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球形颗粒对固体壁面附近激光诱导空化泡射流行为影响的实验研究

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力学与实践 2021年第4期43卷 506-511页

作者：张湘晴张宇宁华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

依托高速摄影系统,本文探析了固体壁面和单个球形颗粒附近激光诱导空化泡溃灭过程中的射流行为。在实验过程中,主要对空化泡与颗粒间的无量纲距离以及空化泡与固体壁面间的无量纲距离进行了精确控制。基于高速相机所捕捉到空化泡完整动... 详细信息

依托高速摄影系统,本文探析了固体壁面和单个球形颗粒附近激光诱导空化泡溃灭过程中的射流行为。在实验过程中,主要对空化泡与颗粒间的无量纲距离以及空化泡与固体壁面间的无量纲距离进行了精确控制。基于高速相机所捕捉到空化泡完整动力学过程的图片和数据,发现无量纲数α(空化泡-颗粒无量纲距离与空化泡-固体壁面无量纲距离间的比值,表征空化泡在固体壁面与颗粒附近的相对位置)对实验结果有着较为显著的影响,并基于此对实验结果进行了定性和定量分析。分析结果表明:(1)与无颗粒的情况进行对比,颗粒的存在使空化泡溃灭时的射流方向产生偏移,且α越小,其所对应的射流方向的偏移程度越大。(2)当α较小时,空化泡沿颗粒表面向壁面方向发生显著移动。

关键词：空化泡高速摄影射流固体壁面球形颗粒

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基于SPH方法的液滴撞击可湿润固壁模拟

科学通报 2017年第24期62卷 2788-2795页

作者：王志超李大鸣李杨杨牛娇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

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... 详细信息

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.

关键词：光滑粒子流体动力学固体壁面可湿润性液滴

基于SPH方法的湿润性固壁边界条件模拟研究

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固体力学学报 2018年第2期39卷 189-196页

作者：王志超李大鸣李杨杨牛娇江西省水利科学研究院南昌330029 水利工程仿真与安全国家重点实验室、天津大学天津300073

固体壁面由于表面特殊结构和材料属性,时常表现出对交界面上水体的吸附作用,而这一特征对微小水体作用尤为明显.论文提出了一种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... 详细信息

固体壁面由于表面特殊结构和材料属性,时常表现出对交界面上水体的吸附作用,而这一特征对微小水体作用尤为明显.论文提出了一种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.基于光滑粒子流体动力学（SPH）方法,模拟了静态液滴在不同湿润性壁面上的变形至稳定过程.模拟了液滴撞击疏水壁面的过程,将液滴的运动过程分为碰撞、铺展、回缩和回弹四个阶段,分析各阶段壁面受力分布情况.研究表明：根据模拟液滴静态接触角的变化特点,论文湿润性固壁边界条件可以较好的反映出壁面湿润性;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;壁面压力波伴随着液滴的铺展和回缩传播并衰减;只有在回弹后期液滴即将脱离壁面时壁面拉力起主导作用,其余各时刻壁面均以压力为主.

关键词：光滑粒子流体动力学固体壁面边界条件湿润性液滴

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分子动力学模拟壁面附近流体特性及降温过程

工程热物理学报 2009年第6期30卷 999-1001页

作者：陈鹏飞何雅玲陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

采用三相模型计算结果表明:近壁区内流体密度呈现出"层状化"的特点,切向应力张量呈"振荡"分布;固-液界面张力随温度增加而降低;进一步增强壁面浸润性,固-液界面张力变化不大;同温壁面对近壁区流体特性的影响较大,近壁区之外的流体特性... 详细信息

采用三相模型计算结果表明:近壁区内流体密度呈现出"层状化"的特点,切向应力张量呈"振荡"分布;固-液界面张力随温度增加而降低;进一步增强壁面浸润性,固-液界面张力变化不大;同温壁面对近壁区流体特性的影响较大,近壁区之外的流体特性与两相模型吻合较好。降低壁面温度的模拟表明,当温差减小时,传热量减小,界面接触热阻占主导地位。

关键词：分子动力学流体界面固体壁面

Boundary velocity slip of pressure driven liquid flow in a micron pipe

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Chinese Science Bulletin 2011年第15期56卷 1603-1610页

作者： ZHOU JianFeng GU BoQin SHAO ChunLei College of Mechanical and Power Engineering Nanjing University of Technology Nanjing 210009 China

The velocity slip of gas flow in a micron channel has been widely recognized.For pressure driven liquid flow in a macro pipe,theminute velocity slip at the wall boundary is usually neglected.With a decreasing scale in the cross section of the flow passage,the effect of velocity slip on flow and heat transfer behaviors becomes progressively more noticeable.Based on the three Hamaker homogeneous material hypotheses,the method for calculating the acting force between the solid and liquid molecular groups is established.By analyzing the forces exerted on the liquid group near the pipe wall,it is found that the active force arising from the rough solid wall can provide the component force to resist the shearing force and keep the liquid group immobile.Based on this a velocity slip criterion is proposed.Considering the force balance of a slipping liquid group,the frictional force caused by the solid wall can be obtained and then the velocity of the liquid group can be calculated using the derived coefficient of friction.The investigation reveals that,in a micron pipe,a small velocity slip may occur when the flow pressure gradient is relatively large,and will cause errors in the pipe flow estimates.

关键词：液体流动速度滑移压力边界微米管驱动固体壁面气体流动传热行为

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液滴撞击固体壁面研究进展

四川轻化工大学学报（自然科学版） 2020年第1期33卷 38-45页

作者：梁超廖熠张芳芳宋静艳黄华四川轻化工大学土木工程学院四川自贡643000 郑州轻工业大学能源与动力工程学院郑州400044

液滴撞击固体壁面的动力学行为广泛存在于能源化工、机械冶金、航空航天以及工农业生产各个领域,研究液滴撞击固体壁面动态行为,内部流场以及传热传质机理对化工、冷却、喷墨打印等技术领域有重要意义。文章查阅国内外相关的部分文献,... 详细信息

液滴撞击固体壁面的动力学行为广泛存在于能源化工、机械冶金、航空航天以及工农业生产各个领域,研究液滴撞击固体壁面动态行为,内部流场以及传热传质机理对化工、冷却、喷墨打印等技术领域有重要意义。文章查阅国内外相关的部分文献,对液滴撞击壁面过程动态行为研究从理论、实验和数值模拟方面进行归纳和总结,分别从撞击后铺展、回缩、反弹等动态行为、以及相关的影响因素,如壁面形态结构、润湿性、液滴物性等进行整理分析,就理论、实验和数值模拟重点研究范围进行论述,指出三种研究方法各自存在优缺点,提出针对具体相关领域液滴撞击壁面进一步研究建议和展望。

关键词：液滴撞击固体壁面动态特性壁面润湿性

液滴撞击固体壁面铺展特性的格子Boltzmann方法研究

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液滴撞击固体壁面铺展特性的格子Boltzmann方法研究

中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大...

作者：陈琬钰杨帆 Yan Yonghua 郭雪岩上海理工大学能源与动力工程学院 Department of Mathematics and Computer Science Alcorn State University

基于单组分多相伪势模型的格子Boltzmann方法,模拟了三维液滴撞击水平及倾斜固体壁面的运动过程,获得了液滴铺展因子、相对宽度和相对高度随时间的变化情况,研究了壁面浸润性、壁面倾斜角度、以及雷诺数、邦德数等参数对液滴运动过程的... 详细信息

基于单组分多相伪势模型的格子Boltzmann方法,模拟了三维液滴撞击水平及倾斜固体壁面的运动过程,获得了液滴铺展因子、相对宽度和相对高度随时间的变化情况,研究了壁面浸润性、壁面倾斜角度、以及雷诺数、邦德数等参数对液滴运动过程的影响。结果表明,对于水平壁面,减小静态接触角和增大液滴韦伯数能够使液滴铺展过程的震荡幅度增大,并且增大壁面亲水性会使得液滴最终铺展因子增大,相对高度减小。对于倾斜壁面,增大壁面浸润角和增大壁面倾角都能使液滴铺展总长度减小,相对铺展宽度减小,相对高度增大;减小液滴的粘性和增大液滴邦德数都能使初始阶段和铺展阶段的周向铺展和收缩阶段的液滴向前沿聚集更为明显。

关键词：格子Boltzmann方法单组分多相伪势模型液滴固体壁面

来源： cnki会议评论

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空化泡-颗粒-壁面相互作用的实验研究

空化泡-颗粒-壁面相互作用的实验研究

2019年全国工业流体力学会议

作者：张湘晴张宇宁华北电力大学(北京)电站设备状态监测与控制教育部重点实验室华北电力大学(北京)能源动力与机械工程学院

空化泡与颗粒之间的相互作用可对流体机械造成严重损害,其机理有待揭示。本文利用高能量激光产生空化泡并采用高速摄影开展定性及定量研究,详细分析了球形单颗粒对固定壁面附近空化泡溃灭特征的影响。为了方便对比,本文选取了无颗粒的... 详细信息

空化泡与颗粒之间的相互作用可对流体机械造成严重损害,其机理有待揭示。本文利用高能量激光产生空化泡并采用高速摄影开展定性及定量研究,详细分析了球形单颗粒对固定壁面附近空化泡溃灭特征的影响。为了方便对比,本文选取了无颗粒的情形作为对照组进行对比研究。实验过程中,对影响该现象的若干重要参数进行精确控制,分别为空化泡与壁面间的无量纲距离、空化泡与颗粒间的无量纲距离。结果显示:(1)颗粒的存在对空化泡溃灭时的射流方向有显著影响;(2)颗粒大小对空化泡溃灭过程、空化泡形心的位置和泡壁的移动速度等无显著影响;(3)理论上揭示了颗粒-空化泡-壁面间距离对空化泡溃灭过程的影响。

关键词：空化高速摄影泡动力学空化溃灭固体壁面

来源： cnki会议评论

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表面张力对固壁近旁空化气泡溃灭特性的影响

复旦学报（自然科学版） 2003年第2期42卷 201-207页

作者：王起棣张慧生复旦大学力学与工程科学系上海200433

导出了考虑表面张力影响下模拟固壁附近溃灭空化气泡特性的边界积分方法及数值求解方法.首次在本研究领域采用ENO插值方法进行网格重分,而无须对每点计算结果进行人为光滑化就能模拟气泡的大变形.对算法各个环节的分析及比较结果说明本... 详细信息

导出了考虑表面张力影响下模拟固壁附近溃灭空化气泡特性的边界积分方法及数值求解方法.首次在本研究领域采用ENO插值方法进行网格重分,而无须对每点计算结果进行人为光滑化就能模拟气泡的大变形.对算法各个环节的分析及比较结果说明本数值方法和程序是正确的.数值模拟结果显示,表面张力对固壁附近小空化气泡溃灭特性的影响是非常显著的.

关键词：表面张力空化气泡气泡溃灭特性边界积分方法固体壁面 ENO插值方法气液两相流