微米液滴冲击微纳米结构表面的流动与传热机理研究

项目名称： 微米液滴冲击微纳米结构表面的流动与传热机理研究

项目编号： No.51406100

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 能源与动力工程

项目作者： 张震

作者单位： 清华大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 研究单颗液滴冲击表面的流动与传热对喷雾冷却、喷墨印刷和表面喷涂等应用有重要意义。本课题拟采取实验研究、数值模拟和理论分析相结合的技术路线，研究单颗微米液滴冲击到纳米结构表面、与液滴尺寸相当的微米结构表面、微纳米组合结构表面和不同厚度液膜时的动力学特性和传热规律。拟采用干法刻蚀、铺设碳纳米管膜和热溶液生长法等工艺制成微纳米结构表面，应用高速摄像仪、红外热像仪和PIV等技术测量液滴的铺展直径、动态接触角、热表面温度分布和热流密度等物理量随时间和空间的演化特性。使用VOF方法，发展动态接触角模型，三维求解液滴冲击微纳米表面时的流动和传热特性，结合实验结果，深入了解液滴参数（Re数和We数等）、热表面条件（热表面温度、热流密度和液膜厚度等）和微纳米结构等因素的影响机理，建立半经验理论模型，并对微纳米结构进行优化设计，使其进一步提高换热性能，为液滴冲击换热和喷雾冷却的实际应用提供科学依据和理论指导。

中文关键词： 液滴冲击；微结构表面；微米液滴；动力学特性；传热

英文摘要： The droplet impingement dynamics and heat transfer on the surface are very important in many applications such as spray cooling, ink jet printing and surface coating. This research is going to study the dynamic characteristics and heat transfer process of

英文关键词： droplet impingement；micro/nano-structured surfaces；micrometer-sized droplet；dynamic characteristic；heat transfer