基于OpenFOAM的粘弹性液滴撞击刚性平板的模拟研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

液滴撞击固体表面的现象广泛存在于自然界、工业生产和日常生活中，例如喷墨打印、喷涂、农药喷洒、发动机燃烧等领域。

理解和掌握液滴撞击动力学对于优化和改进这些应用至关重要。

其中，粘弹性流体作为一类兼具粘性和弹性的复杂流体，其液滴撞击行为表现出与牛顿流体显著不同的特征，例如更强的铺展能力、回缩现象以及特殊的形态演变等。

2. 本选题国内外研究状况综述

液滴撞击作为流体力学中的一个经典问题，一直受到广泛关注。

早期的研究主要集中于牛顿流体液滴的撞击行为，并取得了丰硕的研究成果。

近年来，随着对非牛顿流体，特别是粘弹性流体，在工业生产和日常生活中的应用越来越广泛，粘弹性液滴的撞击行为逐渐成为研究热点。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将以openfoam开源软件为平台，建立粘弹性液滴撞击刚性平板的数值模型，并进行模拟研究。

主要内容包括以下几个方面：
1.粘弹性流体模型的选取与实现:本研究将选取合适的粘弹性流体本构模型，例如oldroyd模型、maxwell模型等，来描述粘弹性液滴的流变特性，并在openfoam中实现该模型。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用数值模拟的方法，利用开源计算流体力学软件openfoam对粘弹性液滴撞击刚性平板的过程进行研究。

具体步骤如下：
1.理论基础学习与文献调研:深入学习流体力学、计算流体力学、粘弹性流体等相关理论知识，并查阅国内外关于液滴撞击、粘弹性流体数值模拟等方面的文献资料，了解最新的研究进展和方法，为本研究奠定理论基础。

2.数值模型建立:基于openfoam平台，选择合适的求解器和算法，建立粘弹性液滴撞击刚性平板的二维或三维数值模型。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.基于openfoam的粘弹性液滴撞击精细化模拟:本研究将利用openfoam开源软件强大的多相流模拟能力和丰富的粘弹性流体模型库，对粘弹性液滴撞击刚性平板的过程进行精细化模拟，揭示液滴形态演变、铺展、回缩等微观动态过程。

2.we数、de数和壁面性质对粘弹性液滴撞击影响的系统研究:本研究将系统研究不同weber数、deborah数以及壁面接触角和粗糙度对粘弹性液滴撞击动力学的影响，分析它们之间的耦合作用机制，为粘弹性流体在实际应用中的参数选择提供理论指导。

3.粘弹性液滴撞击过程中的能量转换机制分析:本研究将对粘弹性液滴撞击过程中的能量转换机制进行深入分析，揭示粘弹性效应对能量耗散的影响规律，为理解粘弹性液滴撞击过程提供新的视角。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 张鹏,李忠明,王淑君,等.基于openfoam的液滴撞击固体壁面的数值模拟[j].计算力学学报,2022,39(05):683-690.

[2] 马强,谢志辉.基于openfoam的液滴撞击超疏水壁面的数值模拟[j].水动力学研究与进展,2020,35(06):702-710.

[3] 郭中华,胡适,陶然,等.基于openfoam的液滴撞击叶片数值模拟与分析[j].推进技术,2021,42(07):1669-1678.