プラズマ溶射における衝突液滴挙動の数値モデルの構築

等离子喷涂冲击液滴行为数值模型的构建

• 批准号: 04F03037
• 负责人: 西山 秀哉
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F03037/
• 关键词: プラズマ溶射; 衝突液滴; 液膜; ミクロ溝流路; ジェット; 表面粗さ; 拡がり; 飛沫

1.プラズマ溶射の作動条件に合わせたレイノルズ数やウェーバー数で、2〜3mm径の錫溶融液滴を2〜4m/sで基板に落下衝突させる実験装置を試作した。特に、0.4mm径のオリフィスを有する特別構造の加熱ノズルを製作し、一様な径の液滴生成も可能とした。ついで、コンピュータを援用した衝突液滴可視化解析システムにより、滑らかな基板上での水膜の拡がりおよびぬれの影響に関するデータを詳細に解析した。本人が提唱したプラズマ溶射における衝突液滴挙動の数値モデルの妥当性を自らの実験結果による検証のほか、特に世界的に未解明な衝突の初期段階での液滴の複雑変形モデルの構築へとブレークスルーし、計算と実験の融合化手法により、滑らかな基板上で衝突液滴挙動に関して現実強化モデルの構築の体系化を行った。2.幾何学的に秩序性があり、ミクロスケールの矩形表面粗さを有する基板上での衝突水滴挙動も実験的に明らかにした。衝突水滴の挙動は、粗さ表面上での液膜の拡がりとミクロスケールの溝流路では、ジェット状流れを同時に生じた。特に高We数の水滴では、溝流路でのジェット状流動が支配的で、低We数の水滴に対しては、粗さ表面上の液膜状流動が支配的である。なお、溝内の流動は、高We液滴に対する滑面基板の場合と同様である。一方、粗さ表面上での拡がり径は、滑面の場合よりは小さい。また、拡がる水膜の外縁からは、小さな液体ジェットにより飛沫を生じ、滑面で観察される指状飛沫とは異なる特性を示した。同様に高粘度のグリセリン液滴の場合の拡がり特性に関する追試を行った。

1. プ ラ ズ マ dissolve shot に の actuation condition わ せ た レ イ ノ ル ズ number や ウ ェ ー バ ー で, 2 ~ 3 mm diameter の tin melt droplet を 2 ~ 4 m/s falling で substrate に conflict さ せ る be 験 device を attempt し た. に, 0.4 mm diameter の オ リ フ ィ ス を have す る special tectonic の heating ノ ズ ル を し making, a others の な diameter droplets generated も may と し た. つ い で, コ ン ピ ュ ー タ を invoking し た conflict droplet visualization analytical シ ス テ ム に よ り, smooth ら か な substrate で の water film の company が り お よ び ぬ れ の influence に masato す る デ ー タ を detailed analytical し に た. I が mention sing し た プ ラ ズ マ dissolve shot に お け る conflict droplet 挙 dynamic の the numerical モ デ ル の justice を since ら の be 験 results に よ る 検 card の ほ か, に の world に not shew な conflict early Duan Jie で の droplet の complex 雑 - shaped モ デ ル の build へ と ブ レ ー ク ス ル ー し, calculation と be 験 の syncretizing technique に よ り, smooth ら か な substrate で conflict droplets The 挙 action に is related to the て current practical strengthening of the モデ 挙 construction of the <s:1> systematization of the を industry った. 2. The geometry of the に order が あ り, ミ ク ロ ス ケ ー ル の rectangular surface coarse さ を have す る substrate で の conflict droplets 挙 dynamic も be 験 に Ming ら か に し た. Conflict of water droplets の 挙 は, coarse さ surface で の liquid membrane の company が り と ミ ク ロ ス ケ ー ル の ditch flow で は, ジ ェ ッ ト flow れ を and に じ た. に We several tall の droplets で は, ditch flow で の ジ ェ ッ ト で dominated flow が, low number We の droplets に し seaborne て は, coarse さ の liquid membrane on the surface flow dominated が で あ る. Youdaoplaceholder0, <s:1> flow in the trench に, and high We droplets に are と the same as である in the する sliding surface substrate <s:1> situation. On one side, on a rough さ surface, the で <s:1> 拡が 拡が 拡が <s:1> diameter, and in the case of a slippery surface <s:1>, the よ <e:1> <s:1> is small さ さ. ま た, company が る water film の outside try か ら は, small さ な liquid ジ ェ ッ ト に よ り droplets を じ, sliding surface で 観 examine さ れ る finger droplets と は different な る features を shown し た. The same に high-viscosity <s:1> グリセリ droplet <s:1> application <s:1> 拡が <s:1> characteristics に related する test を field った.

项目成果

Numerical Analysis on the Impact Behavior of Molten Metal Droplets Using a Modified Splat-quench Solidification Model

使用改进的溅射淬火凝固模型对熔融金属液滴的冲击行为进行数值分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: Transactions of ASME, Journal of Heat Transfer (印刷中)
• 作者: Ross;D.P.;Noda;R.;Ito;T;Tanaka;N;Horio;M.;Deivandren Sivakumar
• 通讯作者: Deivandren Sivakumar

Impact of Liquid Drops on Solid Substrates with Microgrooves

液滴对带有微槽的固体基材的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: First International Conference on Flow Dynamics (CD-ROM)
• 作者: H.Jiang;V.Maurizot;I.Huc;Deivandren Sivakumar
• 通讯作者: Deivandren Sivakumar

Spreading behavior of an impacting drop on a structured rough surface

• DOI: 10.1063/1.2033627
• 发表时间: 2005-10-01
• 期刊: PHYSICS OF FLUIDS
• 影响因子: 4.6
• 作者: Sivakumar, D;Katagiri, K;Nishiyama, H
• 通讯作者: Nishiyama, H

Analysis of Made jski Splat-quench Solidification Model with Modified Initial Conditions

修正初始条件的Made jski板淬凝固模型分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: Transactions of ASME, Journal of Heat Transfer 126・2
• 作者: C.Dolain;A.Grelard;M.Laguerre;H.Jiang;V.Maurizot;I.Huc;Deivandren Sivakumar
• 通讯作者: Deivandren Sivakumar

Spreading and Solidification of a Molten Metal Droplet Impinging on a Heated Surface

熔融金属液滴撞击加热表面的扩散和凝固

• 发表时间: 2004
• 期刊: International Journal of Heat and Mass Transfer 47・19-20
• 作者: V.Maurizot;C.Dolain;I.Huc;Deivandren Sivakumar
• 通讯作者: Deivandren Sivakumar