附着滴在粗糙多孔介质表面铺展渗透的数值研究

为了探究附着滴在粗糙多孔介质表面的动力学行为,课题组通过ANSYS FLUENT对液滴在多孔介质上的铺展渗透进行了研究。首先用凹凸槽来代替表面粗糙度的方法,然后使用VOF模型追踪液滴形态变化,最后利用PISO算法进行数值模拟计算。定量分析了邦德数、平衡接触角、达西数和多孔介质表面粗糙度对液滴铺展半径和渗透深度的影响。结果表明:随着液滴邦德数的增大,液滴更易变形,铺展和渗透深度增加;随着平衡接触角的增大,液滴越难铺展和渗透,但液滴后期阶段渗透深度增加;随着达西数增大,多孔介质的渗透率增大,所以渗透深度增加,而铺展半径相对减小;随着多孔介质表面粗糙度的增大,铺展半径减小,渗透深度增大。该研究的成果有利于提高生产质量和减少环境污染。     

液滴撞击恒温多孔介质表面的数值模拟

为探究多孔介质物性参数对液滴撞击动力学的影响,笔者基于恒温多孔材料的表面温度T_p、孔隙度Φ、平均颗粒直径d_p以及接触角θ等参数对液滴变形过程进行了数值研究。借助计算流体力学软件FLUENT进行数值模拟,基于局部热平衡(local thermal equilibrium, LTE)假设,观察液滴在宏观概化多孔介质模型中的铺展与渗透过程。研究发现：液滴的铺展和渗透之间是相互竞争的。恒温多孔介质的表面温度越高,液滴的渗透能力越强;孔隙率越大,液滴的渗透深度越大;平均颗粒直径越小,液滴的铺展半径越大;液滴的接触角越大,湿润性能则越差,铺展半径越小。     

香菇热管射流干燥动力学研究

采用了新的热管和射流冲击节能干燥技术相结合的方法,探讨了不同射流温度、介质风速和喷嘴高度对香菇干燥特性的影响,同时建立干燥动力学模型,并应用DPS软件对实验数据进行拟合.结果表明,香菇热管射流干燥过程分为加速、恒速和降速3个阶段;干燥速率随射流温度和介质风速的增加而明显加快,喷嘴高度对干燥速率的影响较小,不同喷嘴高度对应的干燥时间较为接近;干燥的适宜参数为温度60℃,风速40km/h,喷嘴高度115mm;香菇热管射流干燥的动力学模型满足Logarithmic模型.     

液滴撞击热多孔介质表面的数值模拟

为了探究液滴撞击热多孔介质表面的热流耦合问题,笔者建立了三角锯齿模型来表征多孔材料的表面粗糙度,运用二维轴对称模型来简化三维问题的计算.运用流体体积法(volume of fluid,VOF)来追踪液滴变形过程中两相界面的变化,运用RNG k-epsilon模型来计算湍流的影响.研究结果表明:液滴的We数越大,润湿能力...     

微液滴撞击固体表面的铺展行为研究进展

微液滴撞击固体表面的铺展行为是指液滴从空中落下撞击固体表面后的变化过程,研究液滴撞击固体表面铺展行为对印刷业、工农业生产以及军事等领域具有重要作用。从理论研究、数值模拟、实验研究三个方面系统介绍了国内外对液滴撞击固体表面铺展行为的研究现状,分析了各种研究方式的优缺点,指出了微液滴撞击固体表面液固耦合行为的未来研究方向及应用前景。     

喷墨墨滴的沉积铺展

本文简单分析了墨滴沉积铺展的基本理论知识,并总结了液滴大小、撞击角度、撞击速度、基板粗糙度和液滴黏度等对墨滴沉积铺展的影响情况。     

反对称热流边界条件下双弥散多孔介质内对流传热研究

在多孔介质研究中一般施加对称热流或温度边界条件,为了探究反对称热流边界条件下双弥散多孔介质平板通道内的强迫对流传热,课题组基于Neild-Kuznetsov双速度双温度方程进行研究。应用正常模式降阶法,求得两相速度解析解;应用间接解耦法,求得两相温度解析解。计算结果表明:反对称加热方式对双弥散多孔介质的传热特性有较大的影响,而对称加热情形传热率最高;双弥散多孔介质平板通道存在临界有效导热系数比k_(cr),当k k_(cr)时,两相无量纲温度之间的关系发生变化;双弥散效应增强,对流换热效果提升。文中解析解可应用于任意热流比情形下的双弥散多孔介质平板通道传热分析。     

常压等离子射流处理对涤纶织物吸湿性的影响

研究了常压等离子射流处理对涤纶织物吸湿性的影响.以氦气和氧气分别为载气和反应气体,对涤纶织物进行常压等离子射流处理,通过测定未处理织物和处理织物后织物的吸湿性能,研究了常压等离子射流处理时间、功率以及环境湿度对处理效果的影响.利用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分析等离子体处理前后纤维表面形态和化学成分的变化.结果表明,涤纶经常压等离子射流处理后纤维表面粗糙度增加,纤维表面碳元素含量下降,氧或氮元素含量明显增加,则羟基、羧基等极性基团有可能增加,从而使织物表面的吸湿性能得到显著改善,处理时间和功率对处理效果影响不显著,而环境湿度影响显著.     

液滴表面的热力学特性初探

通过对液滴表面的热力学特性研究,揭示了在等温条件下形成的初始液滴颗粒尺寸的大小与液滴表面边界层蒸气压的关系,同时通过对液滴表面的吸附现象的探讨,分析了液滴大小对固态尘粒的碰撞和吸附作用,从而为纺织厂中央空调喷淋系统设计提供了几点有益的启示.     

山楂气体射流冲击干燥特性及干燥模型

研究不同干燥温度、风速、物料盒宽度和喷嘴高度对山楂气体射流冲击干燥特性及有效水分扩散系数的影响,采用7 种数学模型拟合实验数据,得到了用于描述山楂气体射流冲击干燥的最适数学模型。结果表明：山楂的气体射流冲击干燥主要属于降率干燥。干燥温度对山楂的干燥曲线和干燥速率曲线均具有显著影响,而风速、物料盒宽度以及喷嘴高度对山楂的干燥曲线和干燥速率曲线的影响均不显著。山楂的气体射流冲击干燥有效水分扩散系数随着风温和风速的增加而增加,随着物料盒宽度和喷嘴高度的增加而降低,且最高有效水分扩散系数为9.271×10-8 m2/s。在实验范围内最适宜于描述山楂在气体射流冲击干燥过程中含水率变化规律的数学模型是Page和Modified Page模型。     

转盘反应器表面黏性流体液膜速度分区特性

为了探究在不同的介质物性和操作参数下转盘反应器表面液膜径向速度分区特性,课题组设计并搭建了转盘反应器的实验装置;并且以甘油-水溶液为实验介质,通过激光多普勒测速仪对转盘表面液膜的径向速度进行测量。实验结果表明:随着转速和运动黏度的增加,同步区逐渐扩展到转盘中心,浇注区和加速区收缩;体积流量增加,3个分区逐渐向外迁移,浇注区和加速区扩大,同步区收缩;浇注管半径增大,浇注区在逐渐缩小,加速区逐渐扩大,但同步区不变。说明转速和运动黏度对液膜速度的分区影响大致相同,而体积流量和浇注半径的影响则不相同。课题组根据量纲分析法建立了同步区半径的预测关联式。本研究的结果可为转盘反应器的设计和优化提供一定的参考。     

常压等离子射流处理对不同含水率芳纶纤维表面化学成分的影响

本文研究了常压等离子射流处理对不同含水率芳纶纤维表面化学成分的影响.以氦气和氧气分别为载气和反应气体,使用常压等离子射流处理含水率分别为0.5%、4.5%和5.5%三种芳纶纤维,利用X射线光电子能谱仪分析等离子体处理前后纤维化学成分的变化.结果表明,经过常压等离子射流处理后,芳纶纤维表面极性基团有了明显的增加,含水率越高,纤维表面极性基团增加越明显.     

多孔橡胶材料声传递损失性能分析:数值结果

研究带有无孔薄覆盖层的多孔橡胶板构件的声传递损失特性,给出了63 Hz~8 kHz频率范围内,不同材料特性如弹性模量、橡胶密度,不同结构参数如开孔率、黏性特征长度、热特征长度对多孔橡胶板声传递损失的影响。数值分析结果表明:如其它参数保持为常数,在2~8 kHz频率范围内增加开孔率、在350 Hz~2 kHz频率范围内增加材料密度、在63~160 Hz频率范围内调整材料弹性模量,都可显著改善多孔橡胶板的隔声性能。     

液滴通过圆形表面的格子Boltzmann模拟

为了探究液滴在通过圆形表面的运动过程中固体表面的润湿性对液滴运动的影响,基于S-C伪势模型的介观格子Boltzmann方法(LBM),课题组对重力场下液滴的运动过程进行了二维数值模拟,并考虑了气-液、液-固间的相互作用力与重力的影响。同时采用MATLAB软件图像处理中的边缘检测技术来提取液滴轮廓线,然后以多项式拟合的方法来获得液滴的接触角。计算结果表明:液滴的整体运动速度会随着接触角的增大而增大,而且都会经历一个相同的速度变化过程,同时在液滴下落的过程中存在一个临界接触角。该研究表明润湿性对液滴运动有显著的影响,其模拟结果对液滴动力学的仿真有一定的参考价值。     

微细凹版胶印印版间液体转移过程研究

为提高微细凹版胶印中油墨转移率,对两分离平行版之间的液体转移过程进行了实验研究.一版固定,另一版垂直移动,附着于版上的液滴被一分为二.因为两液滴的容积比随接触角而变化,所以在本研究中需特别关注两版上液滴的表面接触角.改变表面接触角的方法有化学处理、等离子体表面改性和介质电润湿等,通过图像分析可观测表面接触角和测量液滴体积.同时研究了液体转移过程及其相关现象,如液滴与平行版接触区域内卫星式液滴的产生及变化.实验结果有助于确定微细凹版胶印中印版滚筒、橡皮滚筒及基材的最佳表面能.     

基于刮刀磨损下的生活用纸纹路研究及质量评估

在其他生产工艺参数不变的情况下,探索生活用纸纸张纹路随起皱刮刀磨损对手感（HF）值的影响。通过3D显微镜的拼接功能获得纸张微观图像,分析其表面形貌,量化皱纹的高度、宽度和长度,并计算出样品的单位长度和每平方厘米皱纹数。另外,利用柔软度测试仪（TSA）分析了生活用纸的宏观表面特性。结果表明,HF值随皱纹宽度、高度的增加而降低;单位长度和每平方厘米皱纹数越多,手感值越好。     

液体在织物中的迁移性

本文首先分析了液体在织物中迁移的方式,继而研究了液体在织物上的润湿铺展机理。最后通过织物吸液测试,分析各种因素对液滴在织物上铺展速度的影响,归纳成铺展方程S=Kt~b,即液体在织物中的铺展面积S与铺展时间t的关系是不同方次的幂函数方程。     

射流空化对大豆分离蛋白-磷脂酰胆碱乳化特性的影响

为探究射流空化对大豆分离蛋白(soy protein isolates,SPI)-磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)复合体系乳化特性影响,采用荧光光谱表征复合体系构象变化,并分析乳层析指数、粒径、微观结构、表面疏水性和乳化活性及乳化稳定性解析射流空化对SPI-PC复合乳液结构变化及理化/功能性质的影响。结果表明:射流空化能显著改善复合乳液理化性质及乳化性等功能特性,与SPI相比,0.2 MPa、10 min处理组SPI-PC复合乳液的乳化活性指数和乳化稳定性指数分别增加了82.7%和9.43倍。通过动态光散射和光学显微镜验证了射流空化处理SPI-PC较未射流空化处理样品的平均粒径减小,且表面疏水性提高,其中空化压力0.2 MPa、空化时间10 min时,复合乳液的平均粒径最低,表面疏水性最高;说明射流空化处理会使SPI疏水基团暴露,使SPI与PC之间的相互作用增加。荧光光谱分析说明空化作用力对SPI产生了猝灭作用。     

葡萄糖酰胺基聚硅氧烷表面活性剂在石蜡表面的铺展行为

采用接触角法研究了葡萄糖酰胺基聚硅氧烷表面活性剂(APFPS-GL)在石蜡表面的铺展行为.结果显示:APFPS-GL虽有良好的表面活性,但并不能在石蜡表面完全铺展,表明表面活性剂的分子体积明显影响其铺展能力.     

间歇式水流的研究

本文主要研究用于喷水织机引纬的间歇式水流,即从携带一根纬纱(在其内管)的喷嘴喷出少量水分所形成的射流。为了增加纬纱运行速度,必须提高射流速度。但是提高速度会促使射流的分散或雾化,给予纬纱不利的影响,使纬纱弯曲或重叠。因此,即使是在高速情况下,也要尽可能地使雾化发生得越迟越好。 但是,携带纬纱的射流特性较为复杂,这里仅对不带纬纱的情况进行探讨。对射流形状、射流前端速度、断流长度以及这些数值如何受射流前端与其周围空气的相对速度的影响进行了研究。这里的断流长度是指开始断流时的位置到喷嘴的距离,用它作为雾化程度的量度,即断流长度越长,雾化发生的时间也越迟。对水的表面张力也进行了研