为了揭示液滴沉积变形的机理,采用流体体积(Volume of fluid,VOF)法,建立织物表面单个液滴沉积变形数值模型,分析液滴碰撞过程和渗透过程中内部流场的变化.在模拟的基础上,利用高速摄像机观测液滴形态的变化并与模拟结果进行对比.结果表明,液滴边缘气液相界面处受到周围气体的作用会产生"漩涡"现象,并不断在液滴边缘与对称轴之间移动,改变液滴内部液体的流动方向;通过分析模拟得到的液滴内部流场,得到液滴流场的变化是决定其形态变化的本质,流场变化和液滴形态变化一致,模拟结果与实验结果吻合较好.
为了研究微滴碰撞基板后的沉积形态,利用流体体积(Volume of fluid,VOF)法,建立单颗微滴与基板碰撞沉积变形的模型,对速度和接触角不同情况下的沉积过程进行数值模拟研究,分析不同速度及接触角对微滴沉积形态的影响规律.结果表明,液滴的碰撞速度与液滴最终形态无关,碰撞速度越大,液滴的最大铺展直径越大,趋于平稳所用时间越长,接触角对液滴的铺展形态影响较大,接触角越小,液滴对基板的润湿越好,液滴的铺展越明显.在模拟的基础上,利用气动式微滴喷射系统,在按需可控喷射情况下,采用高速图像拍摄系统,对微滴沉积过程进行试验研究,实验结果与模拟结果吻合较好.
为明确微滴与织物表面的碰触、铺展及渗透机理,基于最小势能原理,得到了纱线的中心线模型,通过研究纤维在纱线截面内的分布规律以及纤维体积分数的计算方法,建立了织物单胞的二维几何模型.在上述建立的织物模型基础上,依据流体体积(volume of fluid,VOF)两相流模型,建立了单颗微滴撞击织物表面后沉积变形的模型.利用所建立的模型,进行微滴与织物基底的碰撞及渗透过程仿真研究,并将模拟过程与试验进行对比.结果表明,所建模型可实现对微滴在织物基底的碰撞及渗透过程的模拟,整个过程与试验结果吻合较好.该研究方法与结果为后续不同工艺参数下微滴在织物表面沉积过程的研究奠定了基础.
