液滴碰撞壁面研究：直径、速度与接触角的影响

"液滴与水平壁面碰撞力的数值研究 (2013年) - 西安交通大学学报" 本文是一篇工程技术领域的学术论文，主要研究了液滴与固壁碰撞时产生的碰撞力及其影响因素。研究采用了流体体积方法（Fluid Volume Method）进行数值模拟，以探讨在叶轮机械内部液滴与壁面碰撞导致的壁面磨损和破坏的物理机制。 论文指出，液滴与壁面之间的接触角对液滴碰撞过程中产生的瞬态碰撞力影响微乎其微。然而，液滴的直径和碰撞速度是决定碰撞力的重要参数。不同雷诺数（Reynolds Number）和韦伯数（Weber Number）下的液滴，其碰撞力可以通过液滴直径的2.118次方和速度的1.761次方进行正则化，使得无量纲化的碰撞力时间曲线呈现一致性。这意味着，不论液滴直径如何，只要碰撞速度相同，碰撞力达到峰值的时间无量纲化后都是0.26。反之，对于速度相同的液滴，直径越大，达到碰撞力峰值所需的时间就越长。 雷诺数是流体动力学中衡量惯性力与粘性力相对大小的无量纲数，而韦伯数则是表征表面张力、惯性和重力之间关系的无量纲数。这两个参数在液滴碰撞问题中起着关键作用，它们共同决定了液滴碰撞的动力学行为。 通过这项研究，可以更好地理解液滴碰撞对壁面的冲击效果，为设计更耐磨损的叶轮机械提供理论依据。此外，这些发现也有助于预测和控制工业过程中由于液滴碰撞导致的设备损耗，如在化工、石油和能源领域的设备设计与优化。 关键词：流体体积方法，碰撞力，数值模拟，碰撞参数 中图分类号：TK05（表示与热能动力工程相关的科技文献） 文献标志码：A（表示具有学术价值的科研论文） 文章编号：0253-987X(2013)09-0023-05 该研究对于理解和改善叶轮机械的工作效率、寿命以及减少因液滴碰撞引发的维护成本具有重要意义。通过深入分析液滴碰撞力的影响因素，工程师可以设计出更为耐用和高效的机械设备。