国家自然科学基金(11202079)
- 作品数：23 被引量：53H指数：5
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- 相关机构：华北电力大学河北省电力勘测设计研究院更多>>
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- 相关领域：理学化学工程动力工程及工程热物理自动化与计算机技术更多>>
- 不同初始条件下液滴铺展过程中的指进特征被引量：4
- 2016年
- 针对含活性剂液滴在预置液膜上铺展过程中形成的指进现象,基于润滑理论建立的液膜厚度和活性剂浓度演化模型,通过数值模拟得到了不同初始条件下的指进特性,并利用分形维数分析了指进现象的非线性特征。研究表明:液滴铺展过程中,在液滴底部液膜最薄区产生指进现象;随预置液膜厚度增加,铺展范围扩大,指长缩短;随初始活性剂浓度降低,铺展范围缩小,指长减小;增加毛细数,指长变短、手指密度减小,手指分叉程度也显著减小;指宽在铺展中后期呈现波动特征;增大预置液膜厚度或毛细数、降低初始活性剂浓度,均使指进现象的分形维数减少,即手指的分叉程度减弱,减小了铺展过程不稳定性特征。
- 王媛媛薛全喜李春曦
- 关键词：分形维数
- 分离压和表面黏度的协同作用对液膜排液过程的影响被引量：9
- 2017年
- 针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,在考虑分离压作用的前提下,引入随活性剂浓度变化的表面黏度模型,应用润滑理论建立了液膜厚度、活性剂浓度和液膜表面速度的演化方程组,通过数值计算分析了常表面黏度和变表面黏度情形下的液膜演化特征.结果表明:表面黏度是影响液膜排液过程的重要因素,当不考虑表面黏度时,液膜表面呈"流动"模式,反之呈"刚性"模式,且随表面黏度增加,液膜排液速率明显减缓.分离压对"黑膜"的形成至关重要,分离压单独作用时,其形成的"黑膜"长度较短,而只考虑表面黏度时,则不能形成稳定的"黑膜".而在二者协同作用下,液膜中部形成了向下扩展、厚度很薄但非常稳定的"黑膜",且"黑膜"厚度、出现时间均随表面黏度的增大而增加.当考虑活性剂浓度对表面黏度的影响时,表面速度受此影响显著;在形成"黑膜"长度及出现时间方面与相应常表面黏度的情形基本类似,但其"黑膜"厚度小于相应常表面黏度,故在液膜排液过程中更容易发生失稳.
- 叶学民杨少东李春曦
- 关键词：排液黑膜
- 电场对非平整基底上液滴铺展特性的影响
- 2016年
- 基于润滑理论和漏介电质模型,通过建立电场作用下非平整基底上液滴铺展的演化模型,利用PEDCOL程序模拟了导电液滴在非平整基底上的铺展特征。结果表明:非平整基底有助于加快液滴的铺展速度,其中,锯齿状基底下液滴的铺展速率最大;底部电势为恒定值时,电场对液滴铺展起抑制作用;线性底部电势将诱导液滴中心出现偏移现象,且液膜轮廓呈现与基底外形相似的特征;增加基底波数或高度,均有利于液滴铺展,但其影响总体较小。
- 赵盼盼戴宇晴叶学民李春曦
- 关键词：电场液滴铺展
- 随活性剂浓度变化的分离压对垂直液膜排液过程的影响被引量：4
- 2017年
- 针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,基于文献实验结果进一步完善了受活性剂浓度影响的分离压(disjoining pressure)模型,应用润滑理论建立了液膜厚度、活性剂浓度和液膜表面速度的演化方程组,通过数值计算分析了在不同分离压作用下含不溶性活性剂液膜的演化特征.结果表明,垂直液膜的排液过程通常经历两个阶段:首先是厚膜阶段,此时重力对排液过程起主导作用.在随后的薄膜阶段,毛细作用和分离压作用影响逐渐增大,其中分离压将控制液膜的演化历程.分离压对垂直液膜排液过程的影响与活性剂类型及活性剂浓度与静电作用力的关联强度密切相关.当分离压与活性剂浓度正相关时,随斥力关联系数α增大,液膜的排液和变薄过程得以减缓,由此增强了液膜稳定性;当分离压与活性剂浓度负相关时,随斥力关联系数α绝对值增大,液膜排液过程加速,由此加大液膜失稳的风险.
- 叶学民杨少东李春曦
- 二维微柱阵列壁面对活性剂液滴铺展的影响被引量：4
- 2014年
- 针对二维微柱阵列壁面上含不溶性活性剂液滴的铺展过程,采用润滑理论建立了液膜厚度和浓度演化模型,采用数值计算方法得到了液滴的铺展特征及相关参数的影响.研究表明:活性剂液滴在微柱阵列壁面上铺展时,在壁面凸起处衍生出隆起结构,壁面凹槽处衍生出凹陷结构,随时间持续,隆起和凹陷均向两侧移动,且数量不断增加.活性剂液膜流经凸起时,隆起高度呈驼峰形变化.增大预置液膜厚度或活性剂初始浓度,铺展区域隆起和凹陷数量增多,液滴铺展速度加快.增加凹槽深度或减小斜度会使毛细力作用增强,液膜破断可能性加大;增大凹槽宽度可加速活性剂液滴的铺展,加剧液膜表面波动幅度.
- 李春曦陈朋强叶学民
- 关键词：铺展
- 受热基底上的液滴铺展及换热特性被引量：5
- 2016年
- 液滴在受热基底上的铺展特征将直接影响其传热特性.基于润滑理论建立了单液滴在受热基底上的演化模型,模拟了壁温均匀和自中心向两侧呈指数规律衰减两种情形下液滴的铺展历程,提出了一种针对二维液滴表面热流密度和传热量的计算方法,借助该方法分析了液滴铺展特征及外部对流换热条件对传热特性的影响,所得结果与已有文献有较好的一致性.结果表明:当壁温均匀时,液滴在重力驱动下呈现具有"单峰"结构的对称铺展特征,表面热流密度由两侧向中心递减;液滴表面积随时间小幅增大,传热能力有所增强.当壁温自中心向两侧呈指数规律衰减时,液滴铺展明显呈现三个阶段特征,厚度剖面由"单峰"结构渐变为"双峰"结构,且"双峰"峰值随时间先增大后减小,该变化源于重力和热毛细力的复杂博弈及在演化过程中的交替主导地位;液滴中心处热流密度不断增大,"双峰"处热流密度则持续减小;接触线处热流密度相比邻近有一明显跃升;液滴表面积随时间显著增大,传热能力有效提高.增强外部对流换热条件虽将减缓液滴铺展过程,抑制其表面积增大,但总体上有利于提高其传热能力,且随时间增长,该现象愈加显著;增大毕渥数使液滴动态接触角及接触线移动速率的变化发生延迟,但并不改变其总体特征.
- 叶学民李永康李春曦
- 关键词：热流密度
- 电场作用下表面张力对液滴运动特征的影响
- 2016年
- 为研究电场作用下表面张力对液滴运动特征的影响,基于润滑理论和漏介电质模型,在考虑受电场影响的表面张力变化的基础上,建立了电场作用下液滴铺展的演化模型,采用PEDCOL程序模拟了在不同底部电势影响下导电液滴的运动特征。研究表明:两极板间的液滴铺展过程不仅与电势类型有关,还与因电场作用下改变的表面张力有关;表面张力比例系数对液滴运动过程的影响总趋势大体相同,但最大液膜厚度和铺展半径的变化速率明显不同。施加均匀电势和线性电势时,并不改变液滴铺展的抛物线外形,随比例系数增大,液滴铺展加快;施加非线性电势时,可控制液滴的破裂过程;液滴铺展过程中,受表面张力变化影响最大的是线性电势,最小的为指数电势。
- 戴宇晴叶学民李春曦
- 关键词：电场液滴
- 含活性剂液滴铺展过程中的指进特征被引量：1
- 2016年
- 含活性剂液滴放置在预置液膜上或固体壁面上时,表面活性剂浓度梯度将驱动液滴向周围铺展,并在铺展前沿处呈现出复杂的指进现象。通过数值模拟重现了含不溶性活性剂液滴在预置液膜表面铺展过程中的指进现象,分析了指进现象中不同手指的指长和指宽的增长率,结合液膜厚度的功率谱图,给出了导致液滴铺展最不稳定的最危险扰动波数。研究表明:因初始扰动的存在,在液滴底部的液膜最薄区域产生指进现象,且随时间延续,手指不断伸长、变宽、分叉,指进现象更加显著;施加不同形式的初始扰动呈现的指进现象有所区别:施加余弦扰动下的指进现象中长短手指分布较匀称,而施加随机扰动下的指进现象中长短手指分布均匀性较差,呈随机特征;在当前计算参数情形下,影响液滴铺展稳定性的最危险扰动波数为k=10。
- 叶学民王媛媛李春曦
- 关键词：铺展功率谱
- 平衡接触角对受热液滴在水平壁面上铺展特性的影响被引量：4
- 2016年
- 壁面温度是影响壁面润湿性的重要外部条件.为解决液滴铺展中三相接触线处应力集中问题,已有研究多采用预置液膜假设,但无法探究壁面温度对润湿性的影响.本文针对受热液滴在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及铺展过程的内部机理.研究表明:随温度梯度增大,液滴所受Marangoni效应增强,致使液滴向低温区的铺展速率加快;铺展过程中,位于高温区的接触线与液滴主体部分间形成一层薄液膜,重力与热毛细力先后主导该区域的铺展;当液-固或气-液界面张力对温度的敏感度高于另两个界面时,低温区方向的平衡接触角不断增大,使壁面润湿性恶化,导致液滴铺展减慢;而当气-固界面张力对温度的敏感度高于其他两个界面时,低温区方向上的平衡接触角将减小,由此改善壁面润湿性,加快液滴铺展;在温度影响壁面润湿性和液滴铺展过程中,平衡接触角起关键作用.
- 叶学民李永康李春曦
- 关键词：接触线接触角MARANGONI效应
- 自润湿流体液滴的热毛细迁移特性被引量：6
- 2018年
- 采用数值模拟方法研究了自润湿流体液滴的热毛细迁移特性.基于润滑理论和滑移边界条件建立了二维液滴运动的演化模型,分析了液气界面张力极小值对应温度在壁面上的位置(临界点)与液滴位置间的相对关系对液滴运动特性的影响.结果表明,对于壁面润湿性不随温度变化的情形,随液滴初始位置相对临界点的向左移动,液滴的迁移方向发生改变,但液滴受热毛细力驱动总是向界面张力高的方向移动.对于壁面润湿性随温度变化的情形,无论液滴初始放置于临界点何处,受高温侧壁面润湿性恶化的影响,液滴均向低温区迁移;随液滴初始位置相对临界点的向左移动,液滴受方向向左的热毛细力增大,提高了其向低温区的迁移速率.控制自润湿流体液滴运动可通过调控临界点与液滴位置间的关系来实现,欲抑制液滴向低温区的迁移,则应将液滴放置于临界点右侧.
- 叶学民张湘珊李明兰李春曦
- 关键词：液滴接触线
