涂层表面形貌形成过程模拟：一种MC-CFD混合建模方法

摘要

表面涂层形貌形成过程的定量描述对涂层质量控制效果的提升至关重要，本文建立了集成蒙特卡罗（Monte Carlo method）和计算流体力学（CFD）的混合方法模拟复杂的海量液滴沉积成液膜及其随后的流平过程，并系统研究油漆液滴平均直径、粘度、密度以及表面张力对涂层表面粗糙度、流平速度以及流平时间的影响。模拟结果表明，油漆平均直径减小，涂层初始表面粗糙度减小，表面流动速度增大，流平时间缩短；粘度增大，涂层的初始和最终表面粗糙度增大，表面流动速度减小，流平时间增大；密度减小，涂层初始表面粗糙度和表面流动速度增大，流平时间稍微减小，对最终表面粗糙度影响不大；表面张力增大，涂层表面流动速度增大，流平时间缩短，对涂层最终表面粗糙度影响很小。

目录

第一章 引言

1.2 涂层生产

1.3 目前研究现状

1.3.1 喷涂过程中液滴动力学研究

1.3.2 喷涂过程中喷涂轨迹及涂层厚度模拟

1.3.3 涂层流平过程

1.4 研究内容和目的

第二章 建模与模拟方法

2.1 模型假设

2.2 实验模型

2.2.1 雾化模型

2.2.2 Monte Carlo油漆颗粒沉积模型

2.2.3涂层表面粗糙度模型

2.2.4 涂层表面流平模型

第三章 模型结果与讨论

3.1 涂层表面形貌变化

3.2 油漆性质对涂层形成过程影响

3.2.1 液滴平均粒径/Dp对涂层形貌的影响

3.2.2 粘度μL对涂层形貌的影响

3.2.3 密度ρL对涂层形貌的影响

3.2.4 表面张力σL对涂层形貌的影响

3.3 非牛顿流体油漆性质对涂层形成过程影响

3.3.1 油漆性质（剪切变稀流体）

3.3.2 油漆性质对涂层流平过程影响

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

符号说明

攻读硕士期间取得的科研成果

参考文献

致谢