粘弹性液滴撞击疏水壁面的数值模拟和动力学研究

概括：

粘弹性流体是典型的非牛顿液，在日常生活和工业生产中广泛存在，例如血液，牛奶和聚合物溶液。粘弹性流体与移动接触线的多相流有关行业和农业的广泛使用，例如农药喷涂，喷墨印刷和法医分析。本文使用数值模拟和实验来研究粘弹性流体（聚合物溶液）的物理问题，以击中疏水壁。首先，就数值方面而言开yun体育官网入口登录app，开发了一种数值方法来模拟具有移动接触线的粘弹性流体的多相流，并验证了其准确性和可靠性。其次，通过数值模拟方法研究了撞击疏水壁的粘弹性液滴的动态过程，并揭示了粘弹性抑制液滴反弹的机理。最后，就实验而言，进行了一系列实验，以发现影响超疏水壁的聚合物溶液的不同模式和特殊结构。研究了长聚合物链和壁之间的相互作用对接触线动态行为的影响。主要的工作和研究结果如下：（1）建立了一种数值方法，以模拟使用移动接触线的粘弹性流体的多相流。其中，Oldroyd-B本构模型用于模拟弹性应力，将其与捕获界面的扩散界面方法结合使用，并使用几何模型来模拟接触线运动。为了验证Oldroyd-B本构模型的正确性，使用了平面管道流量研究和理论解决方案，并进行了方形的空腔驱动流量研究（Martins等，2015； Yapici等。

，2009; Su等。 ，2013年）以及剪切流和数值标准溶液中液滴的变形（Pillapakkamsingh开元棋官方正版下载，2001）；响应于本文中研究墙的粘弹性液滴的问题，与实验结果相比，轴对称的数值模拟结果是定量的。上述数值结果的比较具有良好的一致性。另外，验证网格收敛性，数值方法具有良好的网格收敛。 （2）撞击疏水壁的粘弹性流体液滴的扩散过程是数值的。研究了粘弹性（以Deborah数为特征）对不同Weber数字下液滴扩散的非线性效应。在低Weber数（We）下，液滴的扩散过程主要由惯性力和表面张力支配，而粘弹性（DE）不影响液滴的扩散。粘弹性流体液滴与牛顿流体液滴一致，最大扩散时间TM和最大扩散半径RM都符合相同的比例关系关系RM〜TM3/2。最后，根据数值结果，研究了参数（例如接触角大小和溶剂粘度比）对粘弹性液滴扩散的影响。 （3）疏水壁上粘弹性液滴的缩回过程是数值研究开元ky888棋牌官网版，并且分析了粘弹性抑制液滴反弹的机制。在较低的我们（WE10）和RE（RE500）范围内，粘弹性液滴击中疏水壁后有三种模式：弹跳，振荡弹跳和振荡。弹跳和振荡之间的边界线之间的比例率关系在de-we相图中给出：de～（？）我们。该分裂线是通过基于弹性力和表面张力的松弛时间尺度来解释的。

通过分析液滴内部弹性力的分布和方向，以及弹性力与表面张力和惯性力的比较，揭示了导致反弹抑制的粘弹性的机理。最后，研究了壁上粘弹性液滴的振荡周期，通过应力松弛理论，解释了粘弹性流体和牛顿流体的振荡时期。 （4）进行了一个实验，其中聚合物稀释溶液的液滴击中了超疏水壁。聚合物溶液是典型的粘弹性流体。发现出现了滴丝和珠的液滴回缩模式（BOA），并通过表面张力和弹性力的平衡来分析细丝的形成。长聚合物链的拉伸对接触线的动力学行为有重大影响。由于聚合物链的阻碍效应，接触线形成了曲折的皱纹结构。通过建模，理论上分析了聚合物链对接触线动态行为的影响。

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