液滴在受热固体壁面上的润湿、铺展和传热特性研究

摘要

液滴在固体壁面上的铺展过程可通过改变外部条件加以驱动和控制，如施加温度梯度、添加活性剂等，这种控制技术在镀膜、印刷、采油、矿物浮选、胶片制造、磁流体材料制备及医疗等领域中起着至关重要的作用。此外，液滴的铺展特征还将影响其在受热固体壁面上的传热特性，这对设计良好的液冷散热系统、保证相关电子及航天设备正常工作、延长使用寿命有重要意义。上述问题非常复杂，涉及液滴接触角变化、三相接触线的运动、Marangoni效应及液滴与壁面间传热等诸多方面，但由于其具有广泛应用性和潜在发展前景，深入开展相关研究很有必要。为此，本文采用理论推导和数值模拟相结合的方法，对液滴在受热固体壁面上润湿性变化的影响因素、铺展特征和传热特性等进行了探讨，主要内容如下：
　　(1)针对液滴在受热固体壁面上的铺展过程，基于润滑理论建立了演化模型，通过数值模拟，从平衡接触角角度分析了温度影响壁面润湿性的内部机理，比较了气-液、液-固、气-固三个界面的表面张力对温度的敏感度变化时，液滴接触角、接触线移动速率、铺展范围等方面的不同特征；
　　(2)在(1)中所建立模型的基础上，模拟对比了不同壁温分布下液滴的铺展历程，解释了壁温自中心向两侧呈指数规律衰减时液滴剖面形状由“单峰”结构变为“双峰”结构，且“双峰”峰值先增后减的复杂现象背后的物理原因。提出了针对二维液滴表面热流密度和传热量的计算方法，并借助该方法分析了液滴铺展特征及外部换热条件对传热特性的影响.

目录

声明

主要符号表

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究方法

1.3 国内外研究现状

1.4 课题研究内容

第2章 液滴在受热固体壁面上的润湿特性

2.1 引言

2.2 理论模型及数值计算

2.3 结果和分析

2.4 本章小结

第3章 液滴在受热固体壁面上的铺展特征及传热特性

3.1 引言

3.2 理论模型

3.3 结果和分析

3.4 本章小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢