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复杂构型水滴收集率的拉格朗日计算方法 被引量:7
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作者 任靖豪 易贤 +2 位作者 王强 刘宇 李维浩 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2553-2561,共9页
为了完善拉格朗日法在求解三维复杂外形液滴收集率的过程中存在的普适性缺陷,发展了一种鲁棒且高效的三维收集率计算方法。该方法中采用基于非平面交叉判定的粒子定向查找算法,实现了多面体网格下的水滴快速定位功能。基于笛卡儿网格自... 为了完善拉格朗日法在求解三维复杂外形液滴收集率的过程中存在的普适性缺陷,发展了一种鲁棒且高效的三维收集率计算方法。该方法中采用基于非平面交叉判定的粒子定向查找算法,实现了多面体网格下的水滴快速定位功能。基于笛卡儿网格自适应和壁面网格投影技术,克服了复杂迎风面收集率计算的困难。对比传统求解方式,具有算法复杂度低、计算效率高的优势。同时,利用径向基函数插值技术,改进了三维壁面收集率的表征方法。通过典型算例测试,计算结果与实验值误差均在15%以内,且在同等计算精度的条件下,计算所需的水滴轨迹数大幅减小。验证了该方法具备较高的准确性和良好的鲁棒性,能够为飞机结冰机理研究以及防除冰系统设计提供参考。 展开更多
关键词 液滴撞击特性 收集率 径向基函数(RBF) 粒子追踪 拉格朗日法
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液滴撞击超疏水管状壁面的动态特性研究 被引量:6
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作者 刘晓华 赵一鸣 +2 位作者 陈石 沈胜强 王斯琦 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期280-286,共7页
利用相界面追踪的CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法,对液滴在不同速度下撞击超疏水管状壁面的演化过程展开研究。研究结果表明,不同初速度会对液滴在管壁上的动态特性产生较大影响。当撞击速度较小时,液膜会以整体的... 利用相界面追踪的CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法,对液滴在不同速度下撞击超疏水管状壁面的演化过程展开研究。研究结果表明,不同初速度会对液滴在管壁上的动态特性产生较大影响。当撞击速度较小时,液膜会以整体的形态反弹;继续增大撞击速度后,由于受到外缘液膜的牵扯,液膜内部开始出现断裂;撞击速度足够大时,液膜发生解体破碎。同时给出了对于初速度在2.00m/s以内、直径为2.58mm的水滴撞击管径为8.00mm的超疏水壁面时运动状态发生转变的临界条件。 展开更多
关键词 液滴撞击 超疏水壁面 管状壁面 动态特性
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过冷大水滴动力学特性对结冰影响数值研究 被引量:5
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作者 桑为民 胡少华 鲁天 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期549-555,共7页
对比常规水滴,过冷大水滴结冰对飞机气动性能和飞行安全具有更大的危害性。在常规水滴结冰过程数值模拟基础上,针对过冷大水滴条件下各种动力学特性及其对成冰过程的影响进行了数值研究。采用结构化网格和中心有限体积法求解N-S方程获... 对比常规水滴,过冷大水滴结冰对飞机气动性能和飞行安全具有更大的危害性。在常规水滴结冰过程数值模拟基础上,针对过冷大水滴条件下各种动力学特性及其对成冰过程的影响进行了数值研究。采用结构化网格和中心有限体积法求解N-S方程获得空气流场,用拉格朗日法求解水滴流场,基于改进的Messinger热力学模型完成结冰过程模拟;对于过冷大水滴,采用泰勒类比理论和水滴碰撞模型,对比分析了水滴动力学特性及其对结冰过程的影响;通过数值模拟获得了水滴Langmuir D分布的撞击特性及结冰计算结果,研究了水滴多尺度分布对成冰过程的影响规律。通过一些典型结冰算例的数值模拟,并与参考文献结果及实验数据的对比分析,说明了本文计算方法及计算模型模拟过冷大水滴结冰是可行和正确的。 展开更多
关键词 结冰 过冷大水滴 撞击特性 水滴多尺度分布 翼型
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油滴与高温固体壁面碰撞的流动与传热及飞溅特性 被引量:1
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作者 黄杨明 陈薄 古忠涛 《西南科技大学学报》 CAS 2024年第1期85-92,共8页
考虑油滴(油膜)/固体壁面接触角动态变化和油液热力学特征参数受温度影响,基于流体体积法建立了油滴与高温固体壁面碰撞的三维流动与传热数值计算模型,通过试验验证了数值计算模型的正确性。基于数值计算模型,分析了油滴碰撞高温固体壁... 考虑油滴(油膜)/固体壁面接触角动态变化和油液热力学特征参数受温度影响,基于流体体积法建立了油滴与高温固体壁面碰撞的三维流动与传热数值计算模型,通过试验验证了数值计算模型的正确性。基于数值计算模型,分析了油滴碰撞高温固体壁面后的流动与传热及飞溅特性,以试验和数值计算结果为基础,建立了描述油膜铺展/飞溅临界判据。结果表明:油滴碰撞高温固体壁面后的状态与碰撞条件有关,破碎、飞溅有利于油膜的铺展流动;二次油滴是油膜边缘破碎产生的油带断裂而成,大直径二次油滴分裂为小直径油滴;随油膜铺展进程,壁面平均热流密度增大,而油膜的径向热流密度则逐渐减小;增大碰撞速度、油滴直径和润滑油温度,有利于油膜的破碎与飞溅,二次油滴数量和下飞溅角均随之增大。 展开更多
关键词 油滴碰撞 高温固体壁面 流动与传热 飞溅特性 飞溅临界
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液滴撞击固体表面过程的实验研究 被引量:5
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作者 陈烽 王登飞 +2 位作者 蔡子琦 高正明 刘新卫 《北京化工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期14-23,共10页
对液滴撞击固体表面的过程进行实验研究,考察液滴的物性和操作条件对撞击过程的影响,结果表明:随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的增大、或撞击速度的减小,液滴的铺展直径、铺展速度和铺展面积均减小,液滴的能量在黏性中的耗散主要... 对液滴撞击固体表面的过程进行实验研究,考察液滴的物性和操作条件对撞击过程的影响,结果表明:随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的增大、或撞击速度的减小,液滴的铺展直径、铺展速度和铺展面积均减小,液滴的能量在黏性中的耗散主要发生在撞击的初始阶段,随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的减小、或撞击速度的增大,黏性耗散的速率均增加。本文得到的关于液滴雷诺数和韦伯数的关联式可用于预测液滴的最大铺展直径和最大铺展面积。 展开更多
关键词 液滴 撞击 铺展特性 黏性耗散
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液滴碰撞倾斜壁面的动力学特性 被引量:5
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作者 姚一娜 李聪 +1 位作者 陶振翔 杨锐 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期129-134,共6页
为了探究液滴碰撞在固体表面的动力学特性,该文进行了不同初速度的液滴以不同角度撞击光滑不锈钢表面的实验,通过实验研究了液滴的碰撞角度和Weber数对碰撞过程中液滴的动力学特性,如液滴前后沿点位移、最大铺展直径、滑移距离等的影响... 为了探究液滴碰撞在固体表面的动力学特性,该文进行了不同初速度的液滴以不同角度撞击光滑不锈钢表面的实验,通过实验研究了液滴的碰撞角度和Weber数对碰撞过程中液滴的动力学特性,如液滴前后沿点位移、最大铺展直径、滑移距离等的影响。结果表明:液滴的最大无量纲铺展直径随Weber数的增大而增大,随斜面倾斜角度的增大而减小;但是,液滴最终静止在表面时与表面的接触直径几乎不受Weber数和碰撞角度的影响,而是取决于液滴在表面上的前进接触角和后退接触角;另外,液滴的前后沿点位移和滑移距离随碰撞角度和Weber数的增大都呈现上升趋势。 展开更多
关键词 液滴 碰撞 倾斜 动力学特性
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油滴/金属壁面正碰撞的油膜动力学特性 被引量:3
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作者 周超 古忠涛 +1 位作者 陈薄 王博东 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1607-1614,共8页
为诠释轴承腔中润滑油滴与腔壁碰撞形成的沉积油膜流动铺展问题,采用流体体积(VOF)方法建立了油滴与金属壁面正碰撞的三维数值分析模型,在试验获得油滴与壁面静态接触角的基础上,通过数值计算,探讨了沉积油膜动态铺展和回缩过程,以及油... 为诠释轴承腔中润滑油滴与腔壁碰撞形成的沉积油膜流动铺展问题,采用流体体积(VOF)方法建立了油滴与金属壁面正碰撞的三维数值分析模型,在试验获得油滴与壁面静态接触角的基础上,通过数值计算,探讨了沉积油膜动态铺展和回缩过程,以及油滴直径和碰撞速度对沉积油膜铺展直径、特征厚度、铺展速度以及碰撞力等油膜动力学特性的影响。结果表明:沉积油膜在最大铺展直径时呈中心微凹的圆盘形状,进入回缩阶段后则蜕变为边缘薄中心厚的圆盘形状;沉积油膜的回缩速度和回缩阶段的碰撞力都非常小,其值接近于0,并保持基本恒定;随着油滴直径的增大,沉积油膜铺展直径、特征厚度、铺展速度以及碰撞力均增大;随着碰撞速度的增大,油膜铺展直径和碰撞力增大,特征厚度却随之减小。与相关试验结果的对比,验证了提出的数值分析模型的可靠性和正确性。 展开更多
关键词 油滴 金属壁面 正碰撞 油膜 动力学特性 轴承腔
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不同直径液滴撞击亲水壁面动态特性实验研究 被引量:3
8
作者 杨宝海 朱恂 +3 位作者 王宏 廖强 丁玉栋 陈蓉 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期91-94,共4页
本文通过可视化实验研究了不同直径液滴撞击亲水壁面的动态特性.实验利用光学原理同时记录了液滴撞击壁面过程的正面及底面图像。实验结果表明:液滴最大铺展因数随液滴初始直径近似呈线性增长关系;随液滴直径增大,液滴铺展至最大时需要... 本文通过可视化实验研究了不同直径液滴撞击亲水壁面的动态特性.实验利用光学原理同时记录了液滴撞击壁面过程的正面及底面图像。实验结果表明:液滴最大铺展因数随液滴初始直径近似呈线性增长关系;随液滴直径增大,液滴铺展至最大时需要的绝对时间、滞留时间、回缩时间均增长,稳定时的液固接触面积变大;液滴铺展至最大铺展因数所需要的无量纲时间约为1.68;液滴直径越小,则撞击后液膜回缩更为迅速. 展开更多
关键词 液滴撞击 直径 动态特性 可视化实验
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振动对液滴撞击壁面铺展特性的影响 被引量:1
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作者 朱劭恺 胡定华 李强 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期53-64,共12页
在航空航天领域的喷雾冷却过程中,被冷却器件时常处于振动状态,因此确定振动对喷雾冷却液滴撞击壁面动态行为的影响有重要意义。基于VOF方法和动网格模型建立了液滴撞击垂直简谐振动壁面的数值模型,研究了壁面振幅、频率和初始相位角对... 在航空航天领域的喷雾冷却过程中,被冷却器件时常处于振动状态,因此确定振动对喷雾冷却液滴撞击壁面动态行为的影响有重要意义。基于VOF方法和动网格模型建立了液滴撞击垂直简谐振动壁面的数值模型,研究了壁面振幅、频率和初始相位角对铺展特性的影响。结果表明,相同撞击条件下,壁面振动不仅影响着最大铺展因子和铺展时间的大小,还会使液膜发生断裂抑制和飞溅行为;初始相位角为0°时,铺展时间随振幅和频率的增加而减小;最大铺展因子随振幅的增加一直增加,振幅较小时,最大铺展因子随频率的增加先增加后减小,在共振频率处取得最大值且减小程度随振幅的增大逐渐降低,振幅较大时,最大铺展因子随频率的增加变为一直增加;铺展时间和最大铺展因子随初始相位角的变化趋势主要与频率有关,频率较小时,初始相位角对铺展时间和最大铺展因子无明显影响,随着频率的增加,铺展时间先后在180°和90°相位最大,最大铺展因子先后在0°和180°相位最大。 展开更多
关键词 液滴撞击 壁面振动 铺展特性 动态行为 铺展因子
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液滴撞击热壁面流态演变及传热特性研究进展 被引量:1
10
作者 陈华 喻昌鲲 +2 位作者 阮晓辉 彭钰航 王燕令 《低温与超导》 CAS 北大核心 2022年第2期49-57,共9页
液滴撞击热壁面因其优异热质传递能力而广泛应用于能源、化工、航空航天等领域,针对液滴撞击热壁面流动传热特性及影响机制的研究对强化喷雾冷却及降膜蒸发器的传热效率至关重要。从实验研究、数值模拟、解析理论三方面,综述了液滴撞击... 液滴撞击热壁面因其优异热质传递能力而广泛应用于能源、化工、航空航天等领域,针对液滴撞击热壁面流动传热特性及影响机制的研究对强化喷雾冷却及降膜蒸发器的传热效率至关重要。从实验研究、数值模拟、解析理论三方面,综述了液滴撞击热壁面过程的流态演变及传热特性研究进展,对比分析了典型研究方法的研究结果及特点。发现TIR(全内反射成像)等先进测试技术、LBM(格子波尔兹曼)等高精度无网格离散方法对未来液滴撞击微观机理研究具有重要价值,并指出了未来解析理论分析的发展方向。 展开更多
关键词 液滴撞击 流态演变 传热特性 流-固-热耦合
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喷雾液滴撞壁数值研究
11
作者 李大树 仇性启 郑志伟 《工业加热》 CAS 2014年第4期1-3,8,共4页
为研究柴油机受限空间燃烧室内喷雾液滴撞壁特性,采用流体体积法,并考虑传热及接触热阻作用,建立了液滴撞壁模型,并开展液滴撞壁数值研究,揭示了液滴撞壁微细流动传热机理。结果表明:液滴直径越大,液滴最大铺展系数越大,但液滴达到最大... 为研究柴油机受限空间燃烧室内喷雾液滴撞壁特性,采用流体体积法,并考虑传热及接触热阻作用,建立了液滴撞壁模型,并开展液滴撞壁数值研究,揭示了液滴撞壁微细流动传热机理。结果表明:液滴直径越大,液滴最大铺展系数越大,但液滴达到最大铺展系数所需无量纲时间与液滴直径不相关;液滴铺展系数与接触角不相关,且液滴达到最大铺展系数所需无量纲时间与接触角不相关;液滴最大铺展系数与液滴直径的平方近似线性递增;液滴最大铺展系数与雷诺数和韦伯数近似线性递增。 展开更多
关键词 喷雾 液滴撞壁 铺展系数 撞壁特性
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小液滴撞击壁面传热特性数值分析
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作者 刘联胜 刘轩臣 +3 位作者 贾文琪 田亮 杨华 段润泽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期189-197,共9页
小液滴撞击壁面现象在喷雾冷却等领域都有广泛应用.为研究小液滴(微米)撞击热壁面(非沸腾区)传热过程,建立了二维液滴撞壁瞬态模型,并采用相场方法对小液滴换热过程中对流热通量和导热热通量的大小进行了对比.研究结果表明:液滴撞击壁... 小液滴撞击壁面现象在喷雾冷却等领域都有广泛应用.为研究小液滴(微米)撞击热壁面(非沸腾区)传热过程,建立了二维液滴撞壁瞬态模型,并采用相场方法对小液滴换热过程中对流热通量和导热热通量的大小进行了对比.研究结果表明:液滴撞击壁面初期形成“冷斑”,有利于小液滴与壁面的传热;小液滴撞击壁面过程中热通量峰值存在于三相接触点附近,数量级在105—106 W/m^(2);小液滴撞击壁面过程中受壁面浸润性和液滴尺寸对传导热通量的影响较为显著,而速度和液滴尺寸对对流热通量的影响较为显著;大多数情况下,小液滴撞击壁面传导热通量数量级在103—105 W/m^(2),对流热通量数量级在104—106 W/m^(2),对流热通量大于传导热通量,在整个换热过程中占据主导地位. 展开更多
关键词 小液滴 撞击壁面 传热特性 相场方法
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基于LBM的结冰表面水滴撞击特性数值模拟 被引量:1
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作者 石达志 桑为民 +1 位作者 李世杰 安博 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期194-204,共11页
在飞机结冰场景下,考虑复杂几何的水滴撞击特性的求解,提出了基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的水滴撞击特性求解方法。首先,从动理学理论的多组分格子玻尔兹曼模型出发,通过几个合理的假设,提出了以单相多组分的方式求解空气、水滴的混合流... 在飞机结冰场景下,考虑复杂几何的水滴撞击特性的求解,提出了基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的水滴撞击特性求解方法。首先,从动理学理论的多组分格子玻尔兹曼模型出发,通过几个合理的假设,提出了以单相多组分的方式求解空气、水滴的混合流场,把气相水即等效水滴的运动特性近似为水滴的运动特性;然后,考虑空气、等效水滴流场的物理特性与假设,建立流场计算模型;最后,基于计算模型,分别计算圆柱和NACA0012的混合绕流流场,求解水滴撞击特性及其水滴收集系数分布,与文献数据对比良好。研究结果表明:提出的计算方法及计算模型可以有效模拟等效水滴在结冰表面的水滴撞击和收集特性,初步验证了模型的可行性。 展开更多
关键词 水滴撞击特性 笛卡尔网格 格子玻尔兹曼方法 多组分 飞机结冰
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