液滴碰撞壁面动力学研究：影响因素与液膜行为

"液滴碰撞不同尺寸等温壁面过程的研究" 这篇论文主要探讨了单液滴碰撞不同尺寸等温壁面时所发生的一系列动力学现象。研究采用了一种基于Volume of Fluid (VOF)的界面追踪方法，该方法是数值模拟流体流动中处理自由表面问题的一种常用技术，能够精确地捕捉液滴与壁面交互作用的过程。通过对液滴碰撞壁面后的铺展、回缩、液膜形成以及液膜破碎等现象的模拟，作者们深入理解了这些过程的动力学行为。 在验证模型可靠性方面，研究人员将计算结果与已有的实验数据进行了对比，显示液滴在壁面上的铺展直径随时间变化的趋势与实验相符，这证明了所采用的数值模拟方法的有效性。随后，他们通过改变不同的参数，如We数（Weber数，衡量表面张力与惯性和重力的相对大小）和Re数（Reynolds数，衡量惯性力与粘性力的相对大小），以及壁面的宽度，来研究这些因素如何影响液滴的碰撞行为。 研究发现，当壁面宽度较小且液滴的初始动能较大时，液滴不会简单地在壁面上铺展，而是会延伸到壁面之外形成空间液膜，这种液膜最终可能会破碎并导致飞溅。液滴的初始动能越大，液膜破碎产生的微小液滴数量越多，尺寸也越小。此外，空间液膜的运动方向与初始动能和壁面尺度紧密相关。如果初始动能增加，壁面尺度减小，那么空间液膜沿轴向向壁面后方运动的速度分量会增大，分布范围也会更广。 这一研究对于理解和预测液体在微尺度环境下的行为，特别是在工业过程中的液滴碰撞现象，如燃烧、冷却、喷雾以及多孔介质中的流体传输等方面，具有重要的理论和实际意义。同时，这些发现也为设计和优化相关设备提供了关键的理论支持，如喷雾冷却系统、油气分离设备和微流控装置等。通过深入理解液滴碰撞的动力学特性，可以改进设备性能，提高效率，减少能量损失，并有助于解决由于液滴破碎和液膜形成引起的复杂问题。