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具有复杂界面的三维弹性液滴动力学模拟 被引量：4
1
作者 骆政园 和龙 白博峰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1132-1135,共4页
具有复杂界面特性(如界面弹性、界面抗弯特性等)的弹性液滴(如血液细胞)的动力学行为对理解血流等液滴群流动极其重要。本文采用界面追踪法(Front tracking method)捕捉界面演变,界面有限元考虑界面弹性和抗弯特性,有限差分法求解控制方... 具有复杂界面特性(如界面弹性、界面抗弯特性等)的弹性液滴(如血液细胞)的动力学行为对理解血流等液滴群流动极其重要。本文采用界面追踪法(Front tracking method)捕捉界面演变,界面有限元考虑界面弹性和抗弯特性,有限差分法求解控制方程,发展了研究复杂界面液滴动力学的直接数值模拟方法。通过模拟球形弹性液滴的变形运动验证了该方法的准确性,进而研究了线性剪切流场中弹性液滴的坦克履带式、摇摆式和翻滚式运动。 展开更多
关键词 复杂界面 弹性液滴 动力学 三维模拟
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弹性液滴的复杂界面特性模拟 被引量：1
2
作者 骆政园 白博峰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期337-341,共5页
弹性液滴(弹性膜包裹黏性流体)在流场中的变形、运动等界面动力学特性显著影响液滴内外流体间的物质输运等特性,而液滴界面的弹性、抗弯特性等复杂力学性质是影响其动力学特性的决定因素之一。基于FTM(Front tracking method),建立了弹... 弹性液滴(弹性膜包裹黏性流体)在流场中的变形、运动等界面动力学特性显著影响液滴内外流体间的物质输运等特性,而液滴界面的弹性、抗弯特性等复杂力学性质是影响其动力学特性的决定因素之一。基于FTM(Front tracking method),建立了弹性液滴在流场中变形运动的三维模型,考虑界面弹性、抗弯特性等复杂力学性质,重点分析了抗弯特性对液滴变形及界面内应力分布的影响。结果表明抗弯特性使液滴变形量降低,减小界面内最大应力和最小应力的值,抑制界面上波浪形褶皱条纹的形成,增强液滴界面稳定性。 展开更多
关键词 弹性液滴 界面弹性 界面抗弯特性
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黏弹性液滴撞击超疏水表面的反弹行为研究
3
作者 刘永洪 王意乐 +3 位作者 代明璐 丁怡 靳亚康 陈龙泉 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1552-1562,共11页
水滴撞击超疏水表面后通常会发生完全反弹.大量研究表明,通过在液滴中添加少量聚合物可有效抑制水滴的撞击反弹行为.尽管该方法已被广泛应用于工农业生产中,但对黏弹性液滴撞击反弹行为的抑制机理认识仍不够全面.采用高速摄影技术,开展... 水滴撞击超疏水表面后通常会发生完全反弹.大量研究表明,通过在液滴中添加少量聚合物可有效抑制水滴的撞击反弹行为.尽管该方法已被广泛应用于工农业生产中,但对黏弹性液滴撞击反弹行为的抑制机理认识仍不够全面.采用高速摄影技术,开展了聚氧化乙烯(PEO)水溶液液滴撞击不同微纳复合结构超疏水表面的实验研究.研究结果表明:添加高分子可增强流体的黏弹性及其与表面的黏附作用,因而完全反弹行为仅发生在低PEO浓度液滴的撞击实验中,且随着超疏水表面微结构间距的增大,发生完全反弹的上限和下限韦伯数阈值均减小.在低韦伯数反弹区域,撞击液滴始终处在微结构顶部,因而接触时间随韦伯数的增加而减小,这与平整超疏水表面上的现象相似;在高韦伯数反弹区域,液体会部分浸润微结构表面,因而接触时间将随韦伯数的增加而增加.此外,所有反弹液滴的恢复系数随韦伯数的增加呈线性下降趋势,且下降速率随微结构间距的增大而减缓.基于界面力学和能量转换分析,对实验中观测到的黏弹性液滴撞击反弹动力学行为给予了定性解释. 展开更多
关键词 超疏水表面 黏弹性液滴 撞击反弹 表面润湿性 非牛顿流体
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Oldroyd-B黏弹性液滴弹跳行为的改进SPH模拟
4
作者 许晓阳 周亚丽 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期359-364,共6页
基于光滑粒子流体动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对Oldroyd-B黏弹性液滴撞击固壁面产生的弹跳行为进行了模拟与分析。首先,为了解决SPH模拟黏弹性自由表面流出现的张力不稳定性问题,联合粒子迁移技术提出了一种改进SP... 基于光滑粒子流体动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对Oldroyd-B黏弹性液滴撞击固壁面产生的弹跳行为进行了模拟与分析。首先,为了解决SPH模拟黏弹性自由表面流出现的张力不稳定性问题,联合粒子迁移技术提出了一种改进SPH方法。然后,对Oldroyd-B黏弹性液滴撞击固壁面产生的铺展行为进行了改进SPH模拟,与文献结果的比较验证了方法的有效性。最后,通过降低Reynolds数捕捉到了液滴的弹跳行为;并在此基础上,分析了液滴黏度比、Weissenberg数和Reynolds数对液滴弹跳行为的影响。结果表明,改进SPH方法可有效地模拟黏弹性自由表面流问题;液滴黏度比、Weissenberg数和Reynolds数对液滴最大回弹高度均有显著的影响。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 Oldroyd-B黏弹性液滴 张力不稳定 粒子迁移技术 弹跳行为
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黏弹性液滴热毛细迁移的对流不稳定 被引量：3
5
作者 章绍能 胡开鑫 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1313-1323,I0002,共12页
液滴在温度分布不均的固壁面上产生的热毛细迁移广泛存在于微流控、喷墨印刷等应用中,对其流动进行稳定性分析对液滴迁移的精准控制具有重要意义.本文采用线性稳定性理论研究了附壁黏弹性液滴在热毛细迁移中的对流不稳定性,得到了不同Pr... 液滴在温度分布不均的固壁面上产生的热毛细迁移广泛存在于微流控、喷墨印刷等应用中,对其流动进行稳定性分析对液滴迁移的精准控制具有重要意义.本文采用线性稳定性理论研究了附壁黏弹性液滴在热毛细迁移中的对流不稳定性,得到了不同Prandtl数(Pr)下的临界Marangoni数(Ma_(c))与弹性数的函数关系,并分析了临界模态的流场和能量机制.研究发现:流体弹性激发了更多不稳定模态,小Pr的临界模态为斜波和流向波,而中高Pr的临界模态为斜波和展向稳态模态.强弹性使得Ma_(c)显著下降,而弱弹性略微增强了流动稳定性.在中Pr下,Ma_(c)随Pr的增大而增大.对于斜波模态,扰动温度的振幅可存在于流场中间区域,而其他两种模态的温度振幅只存在于自由表面上,并且在高Pr下的流线分布几乎是对称的.能量分析表明:随着弹性数增大,基本流做功由正变负;在小Pr中,扰动应力做功既可能耗散能量又可能提供能量;在高Pr中,基本流做功可忽略不计.对于同向流向波,扰动速度和扰动应力做功在垂直方向上均存在多次振荡.将液滴迁移与热毛细液层进行对比发现,由于基本流和边界条件的不同,两者在临界模态和扰动流场中均存在较大差异. 展开更多
关键词 热毛细迁移 黏弹性液滴 稳定性分析
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受径向振荡激励的黏弹性液滴稳定性分析 被引量：2
6
作者 姚慕伟 富庆飞 杨立军 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2468-2476,共9页
当液滴受到外部周期性的径向激励时,在其表面会形成驻波模式的不稳定,这就是在球面上的Faraday不稳定问题.不稳定的表面波的振荡频率根据流体物性参数和所施加激励条件的不同呈现为谐波或是亚谐波模式的振荡.本文基于线性小扰动理论,研... 当液滴受到外部周期性的径向激励时,在其表面会形成驻波模式的不稳定,这就是在球面上的Faraday不稳定问题.不稳定的表面波的振荡频率根据流体物性参数和所施加激励条件的不同呈现为谐波或是亚谐波模式的振荡.本文基于线性小扰动理论,研究了受径向振荡体积力的黏弹性液滴表面波的不稳定性.振荡的体积力导致动量方程为含有时间周期系数的Mathieu方程,系统因此变成参数不稳定问题,采用Floquet理论进行求解.本模型中将黏弹性的特征处理为与流变模型参数相关的等效黏度,从而简化了问题的求解.基于对中性稳定曲线及增长率的分析,研究了黏弹性参数对液滴稳定性的影响.结果表明零剪切黏度和应变驰豫时间的增加具有抑制液滴表面波增长的作用,提高了使液滴表面发生谐波不稳定的激励幅值.随着振荡幅值的增加,增长率不稳定的区域减少,且随着振荡频率的增加,液滴表面波增长率减小.通过对增长率的分析可以得出,应力松弛时间的增加使得增长率增加,从而促进了液滴表面波的增长. 展开更多
关键词 线性稳定性 黏弹性液滴 径向振荡 参数不稳定 FLOQUET 理论
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粘弹性液滴撞击加热超疏水表面现象研究
7
作者 陈倩 李斌 《首都师范大学学报（自然科学版）》 2023年第5期41-45,共5页
液滴与超疏水固体表面碰撞的反弹现象是自然界与工程领域中常见的流动现象,也是流体力学研究的前沿问题。本文利用高速摄像和图像处理技术研究了加热超疏水表面上粘弹性液滴撞击过程的铺展变形、反弹、及振动现象,探索不同撞击速度和高... 液滴与超疏水固体表面碰撞的反弹现象是自然界与工程领域中常见的流动现象,也是流体力学研究的前沿问题。本文利用高速摄像和图像处理技术研究了加热超疏水表面上粘弹性液滴撞击过程的铺展变形、反弹、及振动现象,探索不同撞击速度和高温条件下对应的撞击现象,总结了液滴反弹的相图,论证了速度、温度与液滴反弹的关系。揭示了超疏水表面温度对粘弹性液滴振动的重要影响,实验结果可为液滴控制技术研究提供参考。 展开更多
关键词 粘弹性液滴 撞击力学 超疏水
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流体惯性对弹性界面液滴吸附行为的影响
8
作者 骆政园 白博峰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期776-780,共5页
弹性膜包裹黏性流体组成的液滴(弹性界面液滴)可与功能性壁面形成化学吸附键,产生吸附力,与黏性力和惯性力共同控制流场中液滴的吸附动力学行为。本文基于前期发展的界面追踪(Front tracking method)-界面有限元方法,结合吸附反应动力... 弹性膜包裹黏性流体组成的液滴(弹性界面液滴)可与功能性壁面形成化学吸附键,产生吸附力,与黏性力和惯性力共同控制流场中液滴的吸附动力学行为。本文基于前期发展的界面追踪(Front tracking method)-界面有限元方法,结合吸附反应动力学模型,发展了可同时考虑流体惯性、界面弹性和流体黏性的弹性界面液滴吸附动力学三维模拟方法。重点分析了流体惯性对弹性界面液滴吸附行为的影响规律。结果表明:雷诺数增大导致流场作用于弹性界面液滴的阻力和升力都增大,因此流体惯性作用导致弹性界面液滴更容易从壁面脱附。 展开更多
关键词 弹性界面液滴 化学吸附 吸附动力学 流体惯性
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