剪切流中与固体小球接触的液滴变形情况的数值模拟研究(2)
时间:2022-04-05 22:24 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
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结论 21 致谢 22 参考文献 23 第 II 页 本科毕业设计说明书 本科毕业设计说明书 第 1 页 1 绪论 1。1 引言 剪切流中的液滴变形问题最早由 G。I。 Taylor 提出,当时已经有很多研究者流体中的固体 小球的运动问题,进而 Taylor 想到了研究流体中的圆球状液滴的变形问题,并由此使得对流 体,尤其是剪切流中的液滴变形问题成为一项热门的研究,并且在研究过程逐渐发现了该问 题的实际应用领域,例如熔融状态的高聚合物的混合,生物细胞的变形,乳剂的制造,玻璃 片的制造,表面张力的测量等。剪切流中的液滴变形问题已经成为某些新型材料制造行业必 须要研究的一个问题,其广泛的应用基础使得无数学者对这个液滴变形的研究趋之若鹜,在 理论、数值和实验等方面都做了深入的研究。 1。2 研究的发展及研究现状 1。3 本文工作 本文工作安排如下: 第二章主要介绍了研究的问题、界面控制方程、流场控制方程以及所使用的数值方法, 本文中的数值模拟主要实用了基于扩散界面法(Diffusive interface model)的多相流程序,对 加入了固体小球后液滴的变形情况进行了数值模拟。 第三章则介绍了一些数值模拟的结果,并将液滴在剪切流中的运动模态分为三种,即分 离模态,平衡模态以及翻转模态,还分析了毛细数 Ca、接触角对液滴变形的影响,同时还探 讨了分离模态的判断条件。同时我们还研究了小球的初始位置对流动的影响,以及小球的角 本科毕业设计说明书 第 3 页 速度随接触角、毛细数 Ca 变化的规律。 第四章做了简单的展望与总结。 第 4 页 本科毕业设计说明书 2 问题描述及数值方法 2。1 问题描述 图 2。1 问题描述图 如图 2。1 所示,本文研究的是考埃特剪切流中与固体小球接触的液滴变形问题,图中两 个空心圆表示固体小球,而实心的不完整的圆代表固体小球接触的液滴,两个小球与液滴 A 处在流体 B 中,且流场为考埃特剪切流,流场剪切率。在剪切力的作用下,液滴将发生变形, 同时表面张力的存在则会抵抗这种变形,最终使得液滴达到相对稳定的状态,而小球也将在 剪切力和表面张力的作用发生运动,我们将关注如下几个问题:文献综述 (1)滴将发生怎样的变形,如何将这种变形用参数表示出来; (2)哪些无量纲参数或物理量直接影响了液滴的变形和小球的运动; (3)随着无量纲参数的变化,最终会形成几种运动模态,模态之间如何转化; (4)小球的初始位置对运动的影响; 在本问题中,由于涉及到液滴 A、流体 B 以及固体小球的三相流动问题,因此接触角对 运动的影响显然是非常大的,而为了与前人的理论研究对比,我们也假设雷诺数非常小,即 固体小球的惯性效应可以忽略不计,同时,由于对液滴的变形和小球的运动的最主要的力是 流体的剪切力以及液滴与固体小球、流体 B 之间的表面张力,因此很自然地我们引入毛细数 Ca 作为最主要地一个无量纲参数进行研究,并且结果显示毛细数的确对运动的结果有着极大 的影响。 (责任编辑:qin) |