关键词:
液滴
高温球面
气膜
表面张力
数值模拟
摘要:
Leidenfrost现象是液滴撞击高温壁面时产生的物理现象,广泛存在于电子工程、机械工程、动力工程和化学工程等领域,然而现有研究多数针对平面上的Leidenfrost现象,针对高温曲面的研究甚少,如高温球面.为了探究液滴撞击高温球面的动力学特性及传热特性,采用数值模拟方法研究了液滴撞击高温球面引起的Leidenfrost现象.从液滴与气膜形态以及壁面热流密度与压力分布等方面,分析了Leidenfrost现象,探究了液滴、气膜和热壁面之间的相互作用规律,发现气膜厚度较薄处,壁面热流密度较高,且液滴与壁面间的蒸汽在排出时会形成泊肃叶流,从而影响排气速度.随后,进一步研究了液滴撞击速度、液滴尺寸、壁面温度等因素的影响.研究结果表明,撞击速度和液滴尺寸的增加都可以增强液滴的铺展从而增强传热,但二者在气膜变化上有所不同,撞击速度的增加会导致排气加快,中心气膜厚度降低;液滴尺寸的增加则会使中心气膜厚度升高.由于液滴初始撞击动能不变,壁面温度的改变对液滴铺展趋势的影响不大,但壁面温度升高会加大液滴吸热量,使得蒸发速率加快,从而导致气膜中心厚度增加.