圆管式压电喷头的液体分配

摘要

针对用于喷墨打印的圆管式压电喷头建立了计算模型,并且根据它的驱动特点选择了合适的边界条件.介绍了仿真软件针对自由表面流动问题的计算原理.然后,以乙二醇水溶液为例,计算了压电喷头分配该溶液的分配过程;利用液滴成像系统获取了不同时刻的液滴图像,验证了建立的模型和数值算法的正确性.最后,计算了压电喷头在不同输入位移、不同黏度以及不同表面张力下的液体分配过程.仿真结果显示:液体分配性能与激励位移密切相关,在72.5 mN/m的表面张力作用下,10 nm的输入位移很难分配黏度为4.0 mPa·s 的液体,而15 nm的输入位移在分配黏度为4.0 mPa·s 液体时却能够产生卫星液滴.因此,对于某种液体寻找一个合适的激励条件非常重要,过小的激励产生不了液滴,过大的激励则会产生较大甚至多个卫星液滴;增大黏度会延缓或阻滞液滴形成过程,增大表面张力却能加快液滴形成过程.本文的计算方法对于研制新式喷头或者研究喷头的喷射能力均具有指导意义.