加热板上蒸发液滴动态特性的实验

采用高速摄像技术可视化观察5 μl小液滴在铜、铝和不锈钢表面上的蒸发与核化过程,板温50～112℃.实验测量了液滴高度、湿润半径和接触角随时间的动态演化.板温低于100℃时蒸发处于自由界面蒸发模态,过程可分为两阶段,第一阶段液滴高度和接触角连续降低,湿润半径仅比初始值略有降低;第二阶段后退角恒定,湿润半径迅速降低至零.板温高于100℃时处于核态沸腾模态,液滴内部核化及气泡动力学过程强烈依赖壁面过热度.自由界面蒸发模态和核态沸腾模态,壁面平均热流与壁温均呈线性关系,斜率的不同反映两种模态换热机制的差别.     

密度差和速度比对单排孔气膜冷却效率的影响

采用传热传质类比的方法研究主射流密度差和速度比对单排孔平板气膜冷却效率的影响.密度比为1时射流为空气,密度比为1.5和2.0射流为异质气体,射流与主流的夹角为35°,孔间距为3倍的气膜孔直径.结果表明:当速度比较小时,射流在被保护壁面上的铺展由扩散控制;当速度比较大时,铺展由对流控制.在较低速度比条件下,随着吹风比的增大,横向和纵向的铺展都增加,有效保护范围面积增加;高速度比条件下,射流的再附点随着动量比的增大而更向下游.     

动态湿润与动态接触角的实验

利用精密步进电机、高速CCD图像采集系统、立体显微镜,采用液槽法测试硅酮油在玻璃、铝、不锈钢表面上的动态湿润行为。实验结果与前驱膜模型对比表明,无量纲参数λ在玻璃、铝和不锈钢表面上分别取值0.07,0.16和0.35时,二者吻合较好,表明动态接触角不仅是静接触角和毛细数的函数,也和固体表面性质有关。实验同时发现,对于低毛细数下成立的Hoffman-Voinov-Tanner定律(Cazabat推荐适用于Ca 1或θD<10°),直到动态接触角达到70°依然成立,用前驱膜模型可给出合理解释。     

微尺度沸腾的团聚过程分析与压力扰动模型

本文从团聚(clustering)的分子动力学过程出发,研究微尺度沸腾相变的物理机制。通过分析沸腾系统势能变化趋势,指出核化阶段必然伴随团聚体积的增加,从而导致压力扰动的产生。在微尺度条件下,这种压力扰动将可能主导沸腾系统的相变行为。由此模型导出相变发生的临界尺度判据,在量级上与实验取得很好的一致     

楔形夹缝内部液体核态沸腾特性

针对楔形夹缝内部液体核态沸腾状况进行可视化实验研究。实验利用表面平整均匀的铜板作为加热平板,用玻璃作为盖板形成楔形夹缝。实验现象表明沸腾核化现象比较容易在狭缝中相对较大的空间中形成,而在狭缝中相对较小的空间里形成沸腾需要更高的热流密度。实验现象还表明,在同一空间尺度条件处的核化和气泡演化情况基本相同,气泡的生长速率在无量纲参数D≥0.1时受到空间尺度的明显影响。