中央高校基本科研业务费专项资金(13MS97)
- 作品数：20 被引量：54H指数：5
- 相关作者：李春曦叶学民姜凯裴建军杨保才更多>>
- 相关机构：华北电力大学河北省电力勘测设计研究院更多>>
- 发文基金：中央高校基本科研业务费专项资金国家自然科学基金河北省自然科学基金更多>>
- 相关领域：理学化学工程动力工程及工程热物理更多>>
- 含活性剂液滴铺展过程中的指进特征被引量：1
- 2016年
- 含活性剂液滴放置在预置液膜上或固体壁面上时,表面活性剂浓度梯度将驱动液滴向周围铺展,并在铺展前沿处呈现出复杂的指进现象。通过数值模拟重现了含不溶性活性剂液滴在预置液膜表面铺展过程中的指进现象,分析了指进现象中不同手指的指长和指宽的增长率,结合液膜厚度的功率谱图,给出了导致液滴铺展最不稳定的最危险扰动波数。研究表明:因初始扰动的存在,在液滴底部的液膜最薄区域产生指进现象,且随时间延续,手指不断伸长、变宽、分叉,指进现象更加显著;施加不同形式的初始扰动呈现的指进现象有所区别:施加余弦扰动下的指进现象中长短手指分布较匀称,而施加随机扰动下的指进现象中长短手指分布均匀性较差,呈随机特征;在当前计算参数情形下,影响液滴铺展稳定性的最危险扰动波数为k=10。
- 叶学民王媛媛李春曦
- 关键词：铺展功率谱
- 波纹基底上含不溶性活性剂液滴的铺展稳定性被引量：7
- 2013年
- 针对波纹基底上含不溶性活性剂液滴的铺展历程,采用润滑理论建立了液滴铺展数理模型,推导出基态和扰动态下液膜厚度和活性剂浓度的演化方程组,基于非模态稳定性理论分析了液滴铺展的稳定性及参数的影响规律.研究表明:扰动量在液滴中心及铺展前沿处很小,在液膜最薄处达到最大值且活性剂浓度的负扰动现象比较明显;扰动波数可增强液滴铺展稳定性,但随扰动波数增加,该稳定性逐渐下降甚至转变为不稳定.增加Marangoni数将导致液滴铺展不稳定性加剧;增大基底高度具有增强液滴铺展稳定的作用,Peclet数和基底波数取适中值时有利于液滴铺展的稳定性.
- 李春曦裴建军叶学民
- 关键词：铺展
- 分离压/结合压作用下的活性剂液滴演化特征被引量：4
- 2013年
- 当含活性剂液膜厚度小于100nm时,分子间力表现出的分离压或结合压效应将对其演化特征及去润湿特性产生重要影响。针对可溶性活性剂液滴的铺展历程,采用润滑理论建立了液膜厚度、活性剂表面浓度和内部浓度的演化模型,模拟了正负体系中受分离压或结合压影响的液滴演化过程。结果表明,分离压可促进正体系下的液滴稳定铺展,并抑制去润湿现象的发生;而负体系下,分离压则加剧不稳定性,并改变Marangoni负效应对液滴演化的影响。正体系下液滴受结合压作用呈现不稳定特征,在极短时间内发生破断;结合压对负体系下的液滴演化影响与分离压作用相似,具有促进液滴不稳定演化的作用。
- 叶学民姜凯李春曦
- 关键词：液滴铺展
- 二维微柱阵列壁面对活性剂液滴铺展的影响被引量：4
- 2014年
- 针对二维微柱阵列壁面上含不溶性活性剂液滴的铺展过程,采用润滑理论建立了液膜厚度和浓度演化模型,采用数值计算方法得到了液滴的铺展特征及相关参数的影响.研究表明:活性剂液滴在微柱阵列壁面上铺展时,在壁面凸起处衍生出隆起结构,壁面凹槽处衍生出凹陷结构,随时间持续,隆起和凹陷均向两侧移动,且数量不断增加.活性剂液膜流经凸起时,隆起高度呈驼峰形变化.增大预置液膜厚度或活性剂初始浓度,铺展区域隆起和凹陷数量增多,液滴铺展速度加快.增加凹槽深度或减小斜度会使毛细力作用增强,液膜破断可能性加大;增大凹槽宽度可加速活性剂液滴的铺展,加剧液膜表面波动幅度.
- 李春曦陈朋强叶学民
- 关键词：铺展
- 分离压和表面黏度的协同作用对液膜排液过程的影响被引量：9
- 2017年
- 针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,在考虑分离压作用的前提下,引入随活性剂浓度变化的表面黏度模型,应用润滑理论建立了液膜厚度、活性剂浓度和液膜表面速度的演化方程组,通过数值计算分析了常表面黏度和变表面黏度情形下的液膜演化特征.结果表明:表面黏度是影响液膜排液过程的重要因素,当不考虑表面黏度时,液膜表面呈"流动"模式,反之呈"刚性"模式,且随表面黏度增加,液膜排液速率明显减缓.分离压对"黑膜"的形成至关重要,分离压单独作用时,其形成的"黑膜"长度较短,而只考虑表面黏度时,则不能形成稳定的"黑膜".而在二者协同作用下,液膜中部形成了向下扩展、厚度很薄但非常稳定的"黑膜",且"黑膜"厚度、出现时间均随表面黏度的增大而增加.当考虑活性剂浓度对表面黏度的影响时,表面速度受此影响显著;在形成"黑膜"长度及出现时间方面与相应常表面黏度的情形基本类似,但其"黑膜"厚度小于相应常表面黏度,故在液膜排液过程中更容易发生失稳.
- 叶学民杨少东李春曦
- 关键词：排液黑膜
- 含活性剂液膜去润湿演化的稳定性特征被引量：2
- 2013年
- 针对含非溶性活性剂的液膜在固体基底上的去润湿过程,基于润滑理论建立了基态和扰动态下液膜厚度和表面活性剂浓度的演化模型,应用非模态理论分析了演化过程的稳定性特征,探讨了分子间力对液膜去润湿过程的影响.研究表明,微扰动波的引入(k=1)有利于液膜去润湿过程的稳定进行,扰动能量逐渐衰减,然而,该效果随着扰动波数的增加而显著改变,k 2时,液膜演化的稳定性反而恶化,扰动能量被逐步放大,演化呈现出非稳定特征.增大初始液膜厚度可以有效改善液膜流动的稳定性.范德华力放大了液膜表面的微扰动,使得液膜演化的稳定性下降;相反,Born斥力和静电斥力具有增强去润湿稳定性的作用.
- 李春曦姜凯叶学民
- 关键词：活性剂稳定性
- 倾斜粗糙壁面上含不溶性活性剂溶液的动力学特性被引量：5
- 2013年
- 针对倾斜随机粗糙壁面上含不溶性活性剂溶液的流动过程,采用润滑理论建立了液膜厚度和浓度的时空演化模型,通过PDECOL程序数值求解得到了液膜流/液滴铺展的动力学特性及壁面结构参数的影响.研究表明:在重力分量和Marangoni效应共同作用下,液膜流/液滴铺展速度加快,液膜边缘和液滴中心出现毛细隆起,液膜/液滴底部出现凹陷,同时受粗糙壁面影响,液膜表面变形更显著.增加壁面倾角θ具有使重力分量和Marangoni效应增强,导致隆起和凹陷程度均有所增加的作用.增大壁面高度D可使液膜流/液滴铺展速度加快,表面变形放大.而壁面波数k0则使液膜流/液滴铺展过程减缓,抑制隆起和凹陷产生.与液膜流相比,D和k0对液滴铺展速度的影响相对较小.
- 李春曦裴建军叶学民
- 关键词：液膜MARANGONI效应
- 连续凹槽基底对含非溶性活性剂薄液膜流动特性的影响被引量：6
- 2014年
- 针对连续凹槽基底上含非溶性活性剂液膜的流动过程,采用润滑理论建立了液膜厚度和活性剂浓度演化模型,利用PDECOL程序数值模拟得到了液膜流动的动力学特征及基底结构参数的影响.研究表明:活性剂液膜流经连续凹槽时,负向台阶处形成凹陷,正向台阶处形成隆起,且随时间逐渐增大;与平整基底相比,连续凹槽下的活性剂液膜铺展速度加快;基底凹槽的高度增加或斜度减小可加速液膜破断的可能性;增大凹槽宽度可促进液膜流动;减小斜度会使液膜进入第一凹槽前形成隆起特征;重力在液膜的爬坡和下坡过程中具有相反的作用,但均使得流动稳定性变差;分子间作用力形成的结合压可加速液膜流动,进而引发去湿润现象,分离压则与之相反.
- 李春曦陈朋强叶学民
- 关键词：铺展分子间作用力
- 凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动特性被引量：3
- 2014年
- 针对凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动过程,采用润滑理论建立液膜厚度和浓度演化模型,通过数值模拟得到液膜的流动特性及相关参数的影响规律.研究表明:含不溶性活性剂液膜在凹槽基底上流动时,重力和活性剂浓度梯度引起的Marangoni力对液膜的流动起促进作用,表面活性剂通过引起表层液体流动进而牵引内部液体运动,但其作用力相对重力较弱,重力起主导作用;与基底尺寸有关的粘性力则起阻碍作用;提高邦德数G和减小毛细力数C具有减弱液膜变形的作用;增大凹槽高度或减小凹槽斜度,均使Marangoni力增加,促使液膜变形加大.
- 李春曦陈朋强叶学民
- 关键词：活性剂液膜
- 自润湿流体液滴的热毛细迁移特性被引量：5
- 2018年
- 采用数值模拟方法研究了自润湿流体液滴的热毛细迁移特性.基于润滑理论和滑移边界条件建立了二维液滴运动的演化模型,分析了液气界面张力极小值对应温度在壁面上的位置(临界点)与液滴位置间的相对关系对液滴运动特性的影响.结果表明,对于壁面润湿性不随温度变化的情形,随液滴初始位置相对临界点的向左移动,液滴的迁移方向发生改变,但液滴受热毛细力驱动总是向界面张力高的方向移动.对于壁面润湿性随温度变化的情形,无论液滴初始放置于临界点何处,受高温侧壁面润湿性恶化的影响,液滴均向低温区迁移;随液滴初始位置相对临界点的向左移动,液滴受方向向左的热毛细力增大,提高了其向低温区的迁移速率.控制自润湿流体液滴运动可通过调控临界点与液滴位置间的关系来实现,欲抑制液滴向低温区的迁移,则应将液滴放置于临界点右侧.
- 叶学民张湘珊李明兰李春曦
- 关键词：液滴接触线
