液滴撞击液膜过程的格子Boltzmann方法模拟

摘要

液滴撞击液膜作为一个基本的多相问题，在许多科学和工程领域中都尤为重要，同时，由于液滴撞击液膜过程涉及复杂的界面变化且无量纲参数较多，使得这类问题非常复杂。本论文采用目前发展较好的格子Boltzmann模型研究了液滴撞击光滑壁面和粗糙壁面上液膜过程中界面的变化情况，主要探讨了雷诺数（Re）、韦伯数（We）、相对液膜厚度（h）、相对凹槽宽度（d*）以及相对凹槽深度（L*）的作用。具体结论如下：
　　对光滑壁面而言，首先，Re和We对液滴撞击液膜过程中水花的运动影响较大，随着二者的增加，液滴撞击过程中会出现明显的卷吸及飞溅现象；其次，h对液滴撞击液膜过程中水花的运动也会产生较大影响，随着h的增加，水花半径变小，高度下降，并且飞溅现象消失；最后，水花半径随时间满足此处公式省略的关系，对于不同的Re和We，该关系式中系数a的取值几乎不变，但随着h的增加，系数a的取值会明显变小，且当h>3时，半径随时间已不满足该关系。
　　对粗糙壁面而言，首先，随着d*增大，系数a先减小再增大，但当d*>8时，凹槽宽度的增加对水花半径的变化影响较小；其次，L*对水花的形成过程影响较小，但对水花的飞溅现象影响较大；再次，Re依然影响水花飞溅现象的发生，且随着Re增大，系数a几乎不变，但比光滑壁面情况下小；最后，当h≥2时，水花的飞溅现象将会消失且随着相对液膜厚度的增加，系数a变小。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1选题背景

1.2 研究方法

1.3 研究现状

1.4 本文研究工作

2 LB模型及边界处理介绍

2.1 基于相场理论的多相多松弛LB模型

2.2 边界处理条件

3 模型验证

3.1 润湿性现象模拟

3.2 毛细上升模拟

3.3 本章小结

4 液滴撞击光滑壁面上液膜的过程

4.1 模拟工况及无量纲参数

4.2 雷诺数的影响

4.3 韦伯数的影响

4.4 相对液膜厚度的影响

4.5 本章小结

5 液滴撞击粗糙壁面上液膜的过程

5.1 模拟工况

5.2 相对凹槽宽度的影响

5.3相对凹槽深度的影响

5.4粗糙壁面下雷诺数的影响

5.5 粗糙壁面下相对液膜厚度的影响

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1（攻读硕士学位期间发表论文目录）

附录2（攻读硕士学位期间参与的科研项目）

附录3（攻读硕士学位期间参与的学术会议）