納米流體液滴撞擊壁面鋪展動(dòng)力學(xué)特性研究
摘要：納米流體液滴撞擊固體壁面的鋪展動(dòng)力學(xué)特性是基于液滴沉積實(shí)現高效傳熱傳質(zhì)過(guò)程的關(guān)鍵因素，然而由于納米流體的非牛頓流變特性及液滴內微流動(dòng)與納米顆粒的耦合作用，目前對納米流體液滴撞擊固體壁面的鋪展動(dòng)力學(xué)行為缺乏足夠的認識.本研究利用了兩步法分別配制了分散有3種納米顆粒的均勻穩定納米流體(碳納米管、石墨烯、納米石墨粉)，并對流體的流變特性進(jìn)行了測量分析.利用顯微高速數碼攝像技術(shù)捕捉了液滴撞擊固體壁面的動(dòng)態(tài)過(guò)程，通過(guò)圖像處理技術(shù)分析鋪展過(guò)程中液滴的無(wú)量綱高度、鋪展因子及動(dòng)態(tài)接觸角，探究了液滴在韋伯數約為200及800時(shí)撞擊壁面后鋪展沉積形態(tài)的演變規律.研究表明，3種不同納米顆粒的加入均使基液表現出明顯的剪切變稀特性，在液滴撞擊壁面的鋪展過(guò)程中，流體的剪切黏度起重要作用，液滴的無(wú)量綱高度和鋪展因子的變化幅度隨著(zhù)納米流體剪切黏度的增大而減小.納米流體液滴撞擊疏水表面時(shí)能更快的達到平衡狀態(tài)，液滴的慣性力主導著(zhù)液滴的初始鋪展階段，液滴的鋪展范圍和速度隨撞擊速度的增大而增大.開(kāi)展該研究能夠為基于液滴沉積的增益冷卻技術(shù)以及微型高導熱及導電材料的制造提供理論依據和技術(shù)指導.
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