振動(dòng)作用下平直翅片管結(jié)霜初期微液滴運(yùn)動(dòng)過程數(shù)值模擬

關(guān)維娟, 陳清華, 張 斌, 季家東, 王建剛,4, 劉 萍

(1. 安徽理工大學(xué) 數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院,安徽 淮南 232001;2.安徽理工大學(xué) 環(huán)境友好材料與職業(yè)健康研究院(蕪湖),安徽 蕪湖 241003; 3.安徽理工大學(xué) 礦山智能裝備與技術(shù)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 淮南 232001;4.廣東立佳實(shí)業(yè)有限公司,廣東 東莞 523000)

換熱器是將熱流體部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、船舶、集中供暖、制冷空調(diào)、機(jī)械、食品、制藥等領(lǐng)域,在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位。結(jié)霜狀況下?lián)Q熱器的傳熱系數(shù)急劇降低,換熱性能惡化,能耗大幅度增長,因此抑制換熱器結(jié)霜一直是眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。劉中良等[1-3]利用強(qiáng)吸水材料降低換熱器附近水蒸氣的絕對(duì)含量從而減少霜層的形成Wu等[4-5]等研究了超疏水表面對(duì)霜層形成的抑制作用,除以上研究方法外,Li[6-7]等試驗(yàn)研究了頻率為20 kHz的超聲波抑霜效果,Cheng等[8]研究了機(jī)械振動(dòng)對(duì)結(jié)霜過程的影響。

冷面上濕空氣相變結(jié)霜基本上都經(jīng)歷了水珠生成、聚合長大、水珠凍結(jié)的過程,吳曉敏等[9]通過對(duì)冷面上結(jié)霜的顯微過程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),與以往的理論和模型有所不同的是,在結(jié)霜的初始階段,液滴可能會(huì)以過冷水的形態(tài)存在一定的時(shí)間。許旺發(fā)[10]通過可視化顯微攝像的手段,對(duì)各種工況下的結(jié)霜過程進(jìn)行試驗(yàn)研究,描述了冷面結(jié)霜的細(xì)微過程,分析了水珠開始凍結(jié)時(shí)間、凍結(jié)粒徑以及初始霜晶形狀等隨工況的變化規(guī)律。Kim等[11]在空氣源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行的工況下進(jìn)行試驗(yàn),觀察了各種不同壁面接觸角的翅片表面在結(jié)霜初期的液滴凝結(jié)現(xiàn)象,分析了液滴凝結(jié)核產(chǎn)生的平均高度、半徑、數(shù)量和密度。

而在液滴還未凍結(jié)形成霜層之時(shí),對(duì)液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行操控,加速液滴的滑落,可以減少液滴在冷表面上停留的時(shí)間,從而在一定程度上抑制結(jié)霜的發(fā)生。目前很多學(xué)者對(duì)液滴操控技術(shù)在強(qiáng)化換熱[12]、抑制結(jié)冰[13]、液體運(yùn)輸[14]領(lǐng)域進(jìn)行了研究,外界刺激強(qiáng)化液滴的運(yùn)動(dòng),如溫度場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及光照等,成為目前的常用的方法。近些年也有學(xué)者將機(jī)械振動(dòng)添加到液滴運(yùn)動(dòng)的控制之中,對(duì)于一定尺寸體積的液滴存在由共振頻率和最優(yōu)振幅組成的最佳振動(dòng)加速度,可使液滴達(dá)到該條件下的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)速度[15]。

雖然已經(jīng)有一些學(xué)者對(duì)于振動(dòng)作用下液滴的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究,但是特別針對(duì)平直翅片管結(jié)霜初期微液滴的運(yùn)動(dòng)機(jī)理以及振動(dòng)特征參數(shù)對(duì)液滴運(yùn)動(dòng)的影響還不清楚,因此本文對(duì)某型號(hào)平直翅片管上不同尺寸的微液滴在30 Hz、40 Hz、50 Hz的正弦周期性振動(dòng)作用下的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行CFD數(shù)值模擬研究,并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,探究不同尺寸的微液滴滑落的最佳振動(dòng)頻率。

1 平直翅片管換熱器結(jié)霜初期微液滴生長

1.1 物理模型

選用某種型號(hào)的小型平直翅片管換熱器進(jìn)行研究,三維整體結(jié)構(gòu)如圖1所示,構(gòu)建三維模型之后,根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)的周期對(duì)稱性,選取基管附近位置的翅片內(nèi)空間作為求解域進(jìn)行數(shù)值模擬研究,從平直翅片管求解域中提取出的求解域,如圖2所示。求解域?yàn)檎w最大尺寸為L×H×W=14 mm×2 mm×14 mm,正中心的圓柱形鏤空的直徑D=9.52 mm。

圖1 小型平直翅片管換熱器三維結(jié)構(gòu)Fig.1 Three-dimensional structure of small flat finned tube heat exchanger

圖2 物理求解域三維結(jié)構(gòu)及邊界條件Fig.2 Three-dimensional structure and boundary conditions of physical solution domain

邊界條件設(shè)置如下:圖2表示了計(jì)算模型的邊界條件,G為重力,其方向指向y軸的負(fù)方向;前后壁面為無滑移壁面,基管壁面為靜止壁面,頂部、底部及一側(cè)邊界采用速度入口邊界條件(邊界速度設(shè)置為0),右側(cè)邊界為壓力出口邊界條件,上述壁面條件的具體參數(shù)設(shè)置,如表1所示。

表1 邊界條件具體參數(shù)

利用ANSYS Meshing對(duì)求解域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,將求解域沿對(duì)角線分割為四個(gè)區(qū)域然后進(jìn)行共節(jié)點(diǎn)操作,圖3為本節(jié)數(shù)值模擬使用的網(wǎng)格,每個(gè)區(qū)域相交的界面上的網(wǎng)格都為共節(jié)點(diǎn),保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_。求解域網(wǎng)格整體采用六面體網(wǎng)格,在保證網(wǎng)格質(zhì)量的同時(shí)提高了計(jì)算精度。

圖3 液滴生長數(shù)值模擬網(wǎng)格劃分Fig.3 Meshing for numerical simulation of droplet growth

求解域模型尺寸符合真實(shí)的平直翅片管的尺寸,此外,對(duì)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性分析驗(yàn)證,如表2所示,設(shè)置六種不同大小的網(wǎng)格尺寸并記錄不同網(wǎng)格尺寸下的500 s時(shí)的液滴半徑變化以及計(jì)算所需的時(shí)間。由表中數(shù)據(jù)可看出網(wǎng)格尺寸取0.05～0.01 mm時(shí),液滴半徑變化差距微小,但實(shí)際計(jì)算所需的時(shí)間卻相差很多,為兼顧計(jì)算速度和計(jì)算精度,最終取網(wǎng)格尺寸為0.05 mm,得到網(wǎng)格Elements為3 245 760,Nodes為 3 360 852。

表2 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證

表3 微液滴振動(dòng)邊界條件具體參數(shù)

1.2 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)結(jié)霜機(jī)理可知,濕空氣在冷壁面附近結(jié)霜過程存在液滴形成和生長的過程,本研究預(yù)期使用施加機(jī)械振動(dòng)的方法加速液滴在圓管外表面的抖落過程,所以首先需要對(duì)液滴生長的該過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究,獲得液滴的宏觀形狀,為后面的振動(dòng)數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ),由于液滴生長。常見的液滴下落之后再靜止來獲得液滴在圓管外表面形狀的方法,由于液滴下落之后難以停止振動(dòng),所以不適合用于本研究。

將初始微小液滴直徑視作液滴成核直徑,單個(gè)液滴傳熱總熱阻為

(1)

式中:Dmin為成核直徑,mm;D為液滴直徑,mm;hi為濕空氣中水蒸氣液滴表面冷凝傳熱系數(shù);θ為表面接觸角;ki為液滴的熱導(dǎo)率;ke為接觸區(qū)域的有效熱導(dǎo)率;kw為冷面的熱導(dǎo)率;δe為疏水表面上微納結(jié)構(gòu)的高度;δw為冷表面厚度。

熱流q由濕空氣在液滴表面冷凝產(chǎn)生,可用液滴體積變化率、密度、相變潛熱三者的乘積表示

(2)

式中:V為液滴體積;t為時(shí)間;ρl為液滴密度;Hgl為相變潛熱。

同時(shí),熱流q與傳熱總溫差ΔT及總熱阻R有如下關(guān)系

(3)

可得液滴體積生長率表達(dá)式

(4)

1.3 數(shù)值模擬流程

利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)平直翅片管外濕空氣冷凝成液滴的過程進(jìn)行數(shù)值模擬,采用VOF多相流模型,設(shè)置濕空氣為主項(xiàng),水為次項(xiàng),由于翅片管之間的間距較小且本次模擬中風(fēng)速不作為主要因素考慮,黏度方程選擇層流模型。本研究只考慮了單個(gè)液滴的冷凝情況,且假設(shè)濕空氣中水分的冷凝只發(fā)生在液滴的表面。為了產(chǎn)生凝結(jié)核從而確定液滴初始生長的位置,首先初始化整個(gè)區(qū)域液相體積分?jǐn)?shù)為零,然后patch一個(gè)微小的區(qū)域?yàn)橐旱紊L初期的凝結(jié)核,而忽略了這個(gè)微小液滴形狀對(duì)液滴生長過程液滴形狀造成的影響。微小液滴的初始位置為(1 mm, 4.76 mm, 0),液滴初始直徑為0.2 mm,水密度為ρ=1 000 kg/m3。其余物性采用Fluent材料庫中l(wèi)iquid的物理屬性。采用SIMPLE求解器,壓力求解設(shè)置為PRESTO!,動(dòng)量方程求解采用二階迎風(fēng)方程,為滿足數(shù)值模擬計(jì)算精度要求和計(jì)算資源的節(jié)省,經(jīng)過多次嘗試,設(shè)置時(shí)間步長為0.005 s[16]。

1.4 數(shù)值模擬結(jié)果

本文使用的液滴初始直徑為0.2 mm,大于液滴的成核直徑,只有當(dāng)液滴的直徑大于成核直徑時(shí),液滴才能生長。文獻(xiàn)[17]給出了液滴生長過程中尺寸隨時(shí)間的變化過程,Tw=-8℃,Ta=21℃,RH=70%,壁面接觸角為145°的疏水表面,本文在這一工況下進(jìn)行數(shù)值模擬,與文獻(xiàn)[17]給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,圖4中本文的數(shù)值模擬結(jié)果與文獻(xiàn)[17]中的理論值吻合較好,與試驗(yàn)值趨勢(shì)相同,以此驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。

圖4 微液滴生長的文獻(xiàn)對(duì)比Fig.4 Comparison of literature on microdroplet growth

從圖4中可以看出,無論使用何種方法,液滴的直徑隨時(shí)間增大。理論計(jì)算與本文數(shù)值模擬得到的液滴直徑比試驗(yàn)值大。經(jīng)過分析后認(rèn)為是凝結(jié)核的形成需要相對(duì)較長的時(shí)間,而本文使用的方法沒有這一過程所以相當(dāng)于加快了液滴生長的進(jìn)程。

2 振動(dòng)抑霜數(shù)值模擬分析

2.1 數(shù)值模擬流程

利用不同時(shí)刻的微液滴數(shù)據(jù)文件,在求解域上施加振動(dòng)頻率為30 Hz、40 Hz、50 Hz的水平方向正弦周期性振動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究,本章的物理模型和數(shù)學(xué)模型均與第1章相同。由于結(jié)霜初期微液滴冷凝的速度相對(duì)較慢,認(rèn)為微液滴在這段時(shí)間內(nèi)并未發(fā)生冷凝現(xiàn)象,微液滴的體積和形狀沒有發(fā)生變化。

由于需要模擬翅片管基管位置的振動(dòng)對(duì)微液滴的影響,所以需要在基管位置施加振動(dòng)邊界,數(shù)值模擬的物理模型和邊界條件(見圖2),其他邊界條件不變,基管壁面條件設(shè)為運(yùn)動(dòng)壁面邊界條件。

本章模擬的是水平正弦周期性振動(dòng)對(duì)微液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的公式如下,包含運(yùn)動(dòng)的振幅和頻率

y=Asin(2πft)

(5)

在Fluent中只能對(duì)壁面運(yùn)動(dòng)的速度進(jìn)行定義,所以需要對(duì)式(5)進(jìn)行微分,得到振動(dòng)壁面的運(yùn)動(dòng)速度公式

v=2πfAcos(2πft)

(6)

利用Fluent提供的用戶自定義函數(shù)UDFs功能,使用DEFINE_PROFILE命令編寫程序,設(shè)置余弦速度函數(shù),編譯完成后將其加載到模型中的翅片管基管壁面上,調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥方向,其他的參數(shù)設(shè)置保持與1.1節(jié)參數(shù)相同[18-19]。

2.2 數(shù)值模擬結(jié)果

2.2.1 模擬結(jié)果試驗(yàn)驗(yàn)證

本節(jié)搭建了試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證,由圖像采集系統(tǒng)和激振系統(tǒng)兩部分組成,試驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物如圖5所示。

1.計(jì)算機(jī); 2.信號(hào)發(fā)生器; 3.模態(tài)激振器; 4.USB 3.0高速CCD工業(yè)相機(jī)及鏡頭; 5.相機(jī)支架; 6.LED環(huán)形光源; 7.小型平直翅片管換熱器; 8.基座; 9.功率放大器。

試驗(yàn)使用主要儀器的型號(hào)與生產(chǎn)廠家,如表4所示。

表4 主要儀器與生產(chǎn)廠家

為了驗(yàn)證采用數(shù)值模擬方法的可靠性,在進(jìn)行試驗(yàn)之前進(jìn)行了一組數(shù)值模擬研究,參數(shù)設(shè)置如表5所示。

表5 數(shù)值模擬參數(shù)

在開始試驗(yàn)之前需要對(duì)小型平直翅片管換熱器的表面進(jìn)行處理,使用疏水涂層Glaco Soft 99均勻噴涂并干燥表面,使用微量進(jìn)液器吸取一定量液滴觀察其壁面接觸角,直至與本文數(shù)值模擬設(shè)置的接觸角相同。然后將小型平直翅片管換熱器固定在支撐平板上;連接信號(hào)發(fā)生器、功率放大器和激振器;通過螺栓將激振器安裝在基座上,通過螺母將激振器頂桿與小型平直翅片管換熱器支撐平板相連。

將環(huán)形光源安裝固定在工業(yè)相機(jī)鏡頭位置,然后將工業(yè)相機(jī)連同鏡頭安裝與萬向支架上;調(diào)整萬向支架夾頭使工業(yè)相機(jī)鏡頭位置正對(duì)平直翅片管換熱器頂部;通過數(shù)據(jù)線纜將工業(yè)相機(jī)與計(jì)算機(jī)相連,運(yùn)行計(jì)算機(jī)上安裝的與工業(yè)相機(jī)配套的SDK軟件;使用微量進(jìn)液器吸取0.11 μL的蒸餾水放置于平直翅片管翅片間隙內(nèi)的基管上產(chǎn)生微液滴,在計(jì)算機(jī)上觀察微液滴的位置和大小,并等待液滴穩(wěn)定下來。

設(shè)定工業(yè)相機(jī)拍照速度為100 FPS,調(diào)整工業(yè)相機(jī)采樣周期設(shè)為1 ms,曝光時(shí)間為5 ms,打開激振系統(tǒng),操作信號(hào)發(fā)生器設(shè)置頻率f=40 Hz,振幅A=0.5 mm的正弦周期性振動(dòng);如果拍攝圖片效果不理想,重復(fù)上述步驟,直至獲得滿意結(jié)果。

對(duì)拍攝之后的圖片進(jìn)行處理,對(duì)微液滴不同時(shí)刻的位置進(jìn)行測(cè)量,得到微液滴不同時(shí)刻在y方向的重心坐標(biāo)數(shù)據(jù),與使用相同參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算所得結(jié)果的對(duì)比如圖6所示,結(jié)果發(fā)現(xiàn)微液滴運(yùn)動(dòng)軌跡基本一致。

圖6 微液滴位置的試驗(yàn)與數(shù)值模擬對(duì)比Fig.6 Comparison between test and numerical simulation of microdroplet position

2.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

圖7為在30 Hz水平正弦周期性振動(dòng)作用下不同體積微液滴在y方向上運(yùn)動(dòng)位移,圖7中可以看出體積分別為3.7×10-11m3、5.7×10-11m3、7.5×10-11m3、1.1×10-10m3的微液滴在基管正弦振動(dòng)的第一個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都近似正弦運(yùn)動(dòng),但微液滴運(yùn)動(dòng)軌跡的波峰整體隨著微液滴體積的增加而降低,分別為0.22 mm、0.16 mm、0.15 mm、0.04 mm。

圖7 振動(dòng)頻率f=30 Hz,振幅A=0.5 mm,不同體積微液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)比Fig.7 Comparison of motion states of microdroplets with different volumes, vibration frequency f=30 Hz, amplitude A=0.5 mm

在第二個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi),未脫離微液滴滑落的極限位置時(shí),體積越小的微液滴受到的振動(dòng)的影響越明顯,在第43 ms左右體積為3.7×10-11m3的微液滴開始脫離平衡位置不斷向y正方向滑落,并且在隨后的運(yùn)動(dòng)過程中基管的振動(dòng)不能使微液滴回到平衡位置。體積越大的微液滴質(zhì)量越大,在滑落的過程中,受到重力的影響越大,而體積為7.5×10-11m3的微液滴整體運(yùn)動(dòng)速度反而比5.7×10-11m3的微液滴慢,經(jīng)過分析后認(rèn)為原因是隨著體積的增加,微液滴在運(yùn)動(dòng)過程中與翅片壁面發(fā)生接觸,接觸面積增大,摩擦阻力增加,而此時(shí)摩擦阻力對(duì)微液滴運(yùn)動(dòng)的影響更大。

體積分別為3.7×10-11m3、5.7×10-11m3、7.5×10-11m3、1.1×10-10m3的微液滴在基管40 Hz水平周期性正弦振動(dòng)作用下y方向運(yùn)動(dòng)軌跡如圖8所示,從圖8中可以看出體積為3.7×10-11m3的微液滴發(fā)生在y方向上的來回振蕩,沒有發(fā)生滑落現(xiàn)象,經(jīng)過分析后認(rèn)為是,由于微液滴自身存在慣性并且受力之后發(fā)生彈性形變,管外壁振動(dòng)通過摩擦力作用于微液滴,之后微液滴的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)有一段時(shí)間的延遲,當(dāng)微液滴運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)負(fù)方向的最遠(yuǎn)距離時(shí),基管壁面的振動(dòng)給微液滴提供y軸正方向的摩擦力,當(dāng)微液滴運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)正方向的最遠(yuǎn)距離時(shí),基管壁面的振動(dòng)給微液滴提供y軸負(fù)方向的摩擦力,所以微液滴的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了相對(duì)平衡的狀態(tài),很難在振動(dòng)的作用下從管壁滑落。體積為5.7×10-11m3、7.5×10-11m3、1.1×10-10m3的微液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與30 Hz振動(dòng)條件下基本相同,其中1.1×10-10m3的微液滴滑落速度比7.5×10-11m3的微液滴快,比 5.7×10-11m3的微液滴慢,經(jīng)過分析后認(rèn)為,微液滴體積越大,滑落過程中的速度越快,然而1.1×10-10m3和7.5×10-11m3的微液滴在運(yùn)動(dòng)過程中與翅片壁面相碰,吸附在翅片壁面上之后受到的摩擦力增大,所以滑落速度比5.7×10-11m3的微液滴慢。

圖8 振動(dòng)頻率f=40 Hz,振幅A=0.5 mm,不同體積微液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)比Fig.8 Comparison of motion states of microdroplets with different volumes, vibration frequency f=40 Hz, amplitude A=0.5 mm

圖9為50 Hz正弦周期性振動(dòng)作用下體積分別為3.7×10-11m3、5.7×10-11m3、7.5×10-11m3、1.1×10-10m3微液滴在y方向上的運(yùn)動(dòng)軌跡,與30 Hz、40 Hz正弦周期性振動(dòng)得到的結(jié)果相比,體積較小的微液滴在y方向上運(yùn)動(dòng)軌跡的波峰和波谷受振動(dòng)的影響更加明顯,微液滴在基管振動(dòng)的作用下發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)不易滑落,而體積越大的微液滴滑落速度越快,說明在50 Hz振動(dòng)作用下,微液滴滑落過程中,重力的影響更加明顯。經(jīng)過分析后認(rèn)為,微液滴體積較小時(shí),振動(dòng)初始階段,其慣性力和靜摩擦力與振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)摩擦力維持相對(duì)平衡,液滴進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng),隨著時(shí)間的推移,微液滴受到振動(dòng)的影響越來越明顯,在第67 ms左右體積為3.7×10-11m3的微液滴開始脫離平衡位置,并無法回到初始極限位置,在76 ms左右之后,不斷向y正方向滑落。微液滴在滑落的過程中受到自身重力和摩擦力的共同作用,觀察曲線斜率可以發(fā)現(xiàn),在振動(dòng)方向與液滴運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí),微液滴速度降低,與液滴運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí),微液滴速度增加。

圖9 振動(dòng)頻率f=50 Hz,振幅A=0.5 mm,不同體積微液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)比Fig.9 Comparison of motion states of microdroplets with different volumes, vibration frequency f=50 Hz, amplitude A=0.5 mm.

3 結(jié) 論

本文對(duì)平直翅片管換熱器結(jié)霜初期微液滴的生長進(jìn)行了數(shù)值模擬并通過文獻(xiàn)值進(jìn)行驗(yàn)證,之后研究了不同體積微液滴在基管振動(dòng)頻率下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),最后搭建試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了驗(yàn)證,通過對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行分析,得到了以下結(jié)論:

(1) 平直翅片管換熱器結(jié)霜初期,其基管處的微液滴滑落過程受到重力和摩擦力的共同作用,施加機(jī)械振動(dòng)可以加速微液滴的滑落過程,進(jìn)而加速冷凝微液滴的排出,減少平直翅片管結(jié)霜初期的液滴積累,以起到抑制霜層生長的目的。

(2) 體積較大的微液滴在平直翅片管基管上運(yùn)動(dòng)的過程中更容易與翅片壁面發(fā)生碰撞,微液滴體積越大,其與翅片壁面的接觸面積增加,使得下落時(shí)的壁面摩擦力增大。

(3) 體積較大的微液滴慣性較大,在滑落過程中更容易克服摩擦力的影響,利用更高的振動(dòng)頻率可以加速液滴的滑落過程;體積較小的微液滴運(yùn)動(dòng)過程中容易受到壁面摩擦力的影響,較小的振動(dòng)頻率作用下的滑落速度更快。