柴油液滴冲击液膜润湿壁面实验和数值模拟

从实验和数值模拟两方面研究了液滴碰撞液膜润湿壁面的过程。实验采用高速摄像仪观测并分析了液滴撞壁后的铺展、水花形成和液滴破碎飞溅现象，并定量获得了液滴的铺展系数和铺展速度随时间的变化规律。实验结果表明：液滴的铺展系数和铺展速度的碰撞速度效应明显；碰撞速度越大，液滴的铺展系数越大；液滴撞壁后的铺展速度迅速减小，碰撞速度越大铺展速度越大。数值模拟采用流体体积法，综合考虑液滴与壁面间传热及接触热阻的作用，建立了液滴撞壁数值模型。该模型模拟结果和实验数据吻合较好，证明了数值模型的准确性。数值结果表明：液体内部的压力梯度是液滴铺展、产生皇冠水花和以及液滴破碎飞溅的主要原因；毛细波是水花颈部收缩和液滴破碎飞溅的关键因素。