超疏水表面液滴的振动特性及其与液滴体积的关系

超疏水表面液滴的振动特性与接触线的移动、液滴体积、基底振幅等因素密切相关.本文在基底振幅较小且恒定的条件下,研究了超疏水表面液滴的共振振幅、模式区间、共振频率等振动特性及其与液滴体积(20—500μL)的关系.此外,将基于一般性疏水表面建立的Noblin共振频率计算模型应用于超疏水表面,并提出虚驻点的概念,借此对模...     

微液滴在不同能量表面上润湿状态的分子动力学模拟

微小液滴在不同能量表面上的润湿状态对于准确预测非均相核化速率和揭示界面效应影响液滴增长微观机理具有重要意义. 通过分子动力学模拟, 研究了纳米级液滴在不同能量表面上的铺展过程和润湿形态. 结果表明, 固液界面自由能随固液作用强度增加而增加, 并呈现不同液滴铺展速率和润湿特性. 固液作用强度小于1.6的低能表面呈现疏水特征, 继续增强固液作用强度时表面变为亲水, 而固液作用强度大于3.5的高能表面上液体呈完全润湿特征. 受微尺度条件下非连续、非对称作用力影响, 微液滴气液界面存在明显波动, 呈现与宏观液滴不同的界面特征. 统计意义下, 微小液滴在不同能量表面上铺展后仍可以形成特定接触角, 该接触角随固液作用强度增加而线性减小, 模拟结果与经典润湿理论计算获得的结果呈现相似变化趋势. 模拟结果从分子尺度为核化理论中的毛细假设提供了理论支持, 揭示了液滴气液界面和接触角的波动现象, 为核化速率理论预测结果和实验测定结果之间的差异提供了定性解释.     

基于格子Boltzmann方法的液滴沿固壁铺展动态过程模拟

矿井喷雾降尘是利用水雾使粉尘润湿沉降的过程,考虑到固体与液体间分子作用力,本文采用格子Boltzmann方法对液滴沿固壁铺展的动力学行为进行了数值模拟,结果发现铺展直径及动态接触角随时间呈指数规律,确定了液滴表面张力与铺展最大直径间的关系,固壁润湿性对铺展最大速度值影响较大,这些与物理试验及文献结果符合良好. 进一步考察了疏水性强的固壁,发现当液滴表面张力足够小时,铺展接触角可以在90°以下,与理论公式符合. 研究发现铺展过程中伴随着振荡,且铺展到最大时液膜有回缩趋势. 关键词： 液滴 格子Boltzmann方法 铺展 数值模拟     

液滴冲击液膜过程实验研究

实验显示了液滴撞击物体表面液膜后产生水花、发生飞溅,特别是产生“钟形”水花等的流动现象.根据实验结果,探讨了液滴冲击速度、液体黏性、表面张力、液滴直径和液膜厚度等对液滴冲击后产生的流动现象,以及液膜形状演化的影响,分析了观测到的鲜有文献报道的液滴撞击液膜后产生“钟形”水花的现象.     

纳米流体液滴撞击壁面铺展动力学特性研究

纳米流体液滴撞击固体壁面的铺展动力学特性是基于液滴沉积实现高效传热传质过程的关键因素,然而由于纳米流体的非牛顿流变特性及液滴内微流动与纳米颗粒的耦合作用,目前对纳米流体液滴撞击固体壁面的铺展动力学行为缺乏足够的认识.本研究利用了两步法分别配制了分散有3种纳米颗粒的均匀稳定纳米流体(碳纳米管、石墨烯、纳米石墨粉),并对流体的流变特性进行了测量分析.利用显微高速数码摄像技术捕捉了液滴撞击固体壁面的动态过程,通过图像处理技术分析铺展过程中液滴的无量纲高度、铺展因子及动态接触角,探究了液滴在韦伯数约为200及800时撞击壁面后铺展沉积形态的演变规律.研究表明,3种不同纳米颗粒的加入均使基液表现出明显的剪切变稀特性,在液滴撞击壁面的铺展过程中,流体的剪切黏度起重要作用,液滴的无量纲高度和铺展因子的变化幅度随着纳米流体剪切黏度的增大而减小.纳米流体液滴撞击疏水表面时能更快的达到平衡状态,液滴的惯性力主导着液滴的初始铺展阶段,液滴的铺展范围和速度随撞击速度的增大而增大.开展该研究能够为基于液滴沉积的增益冷却技术以及微型高导热及导电材料的制造提供理论依据和技术指导.      

凹槽状PDMS基底上水滴的挥发及Cassie-Wenzel转变行为

通过在线跟踪水滴在凹槽状聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上的挥发行为, 研究了蒸馏水的挥发规律Cassie-Wenzel转变行为. 结果表明, 初始阶段, 水滴处于Cassie状态, 且在垂直于凹槽方向(V)和平行于凹槽方向(P)上存在显著的各向异性. 水滴的挥发过程依次表现出接触直径不变模式、 接触角不变模式及共同减小模式, 与平滑基底上水滴的挥发规律类似. 在挥发过程中, 发生了Cassie-Wenzel转变, 转变发生的时间与PDMS基底上突起部分的面积分数(即固相率)呈现良好的线性关系. 随着挥发的进行, 水滴的各向异性在接触角不变模式阶段消失, 即挥发导致水滴从开始的椭球缺状变为球缺状.     

Identification of droplet burning modes in lean, partially prevaporized swirl-stabilized spray flames

Experimental and numerical investigations of single droplet burning modes in a lean, partially prevaporized swirl-stabilized spray flame are reported. In the experiment single droplet flames have been visualized by CH-PLIF and simultaneous recording of the Mie signal. Two single droplet burning modes were identified: the envelope flame is a spherical diffusion flame burning at near-stoichiometric conditions. The wake flame is a potentially lean, partially premixed flame located downstream of the droplet. The droplet burning mode is of practical relevance, since it has significant impact on NO formation due to incomplete prevaporization.The droplet burning mode is determined by the ratio of chemical and convective time scales. The convective time scale is related to the droplet slip velocity. The impact of turbulent gas phase velocity fluctuations on droplet mechanics and droplet burning is discussed, based on a previous numerical investigation. In the present study the droplet slip velocity was measured with the 3D Phase Doppler (3D-PD) technique. For the measured slip velocities and ambient conditions in the hot gas region of the spray flame, simulations of single droplet burning were performed utilizing detailed models for chemical reaction, diffusive transport and vaporization. An agreement between the droplet burning modes predicted by the simulation and the droplet burning modes observed in the experiments was found.     

多元丙烯酸酯泡沫微球的制备

 利用自行设计的三喷嘴乳粒发生器,实现了多元丙烯酸酯空心泡沫微球的可控连续制备。通过配制内层为水,中间层为多元丙烯酸酯单体溶液,外层为聚乙烯醇溶液的水/油/水乳液,在紫外光照射时,室温条件下成功快速地制备出粒径1.5~4.0 mm的多元丙烯酸酯泡沫微球。利用扫描电镜、X光机等测试手段对微球的形貌、表面特性进行了研究,结果显示：泡沫微球的高聚物骨架的折射率约为1.50,由大量分散的蜂窝微孔组成,蜂窝的直径不超过1 μm;多元丙烯酸酯泡沫微球的成活率高达93%,单分散性较好。     

外形分析-拟合求导法测接触角

在外界来流作用下,液滴在固体表面上呈现周期性振荡特性,接触角的动态变化是表征该过程特性的重要参数, 传统方法不适用此接触角测量。在分析常用接触角测量方法的基础上,提出外形分析-拟合求导法测量动态接触角,同经典测量方法对比表明,外形分析-拟合求导法可很好地满足测量精度要求。     

Local effects of atomizing analyte droplets on the plasma parameters of the inductively coupled plasma

Monodisperse droplets from aqueous analyte solutions with selected diameters in the range 35–67 µm are introduced into an inductively coupled plasma with frequencies between 1 to 10 droplets per second. The effect of desolvation and atomization in the ICP is studied end-on by optical emission spectroscopy employing simultaneously up to three calibrated monochromators with fast photomultipliers. The onsets of desolvation and analyte atomization and the extremely fast diffusion of hydrogen in the ICP and its effect on the plasma are studied by simultaneous measurements of hydrogen, analyte and Ar lines. The local cooling by analyte atomization as well as the recovering of the plasma excitation temperature after completed atomization is measured quantitatively in dependence on time applying the Boltzmann plot method to simultaneously recorded line intensities of atomized analyte atoms which act as plasma probes. Furthermore, it is shown that relatively small differences in analyte mass cause significant temperature changes during atomization and, as consequence, strong variations of the emission intensity of analyte lines during atomization if measured by end-on observation.