固着液滴的流固耦合模态仿真分析

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190692

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2020, Vol. 48 ›› Issue (2): 137-142,150.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.190692

• 流体动力与机电控制工程 • 上一篇下一篇

固着液滴的流固耦合模态仿真分析

石广丰霍明杰王子涛

长春理工大学机电工程学院，吉林长春 130022

收稿日期:2019-10-08 出版日期:2020-02-25 发布日期:2020-03-18
通信作者: 石广丰(1981-)，男，博士，教授，主要从事先进光学制造技术研究。 E-mail:shiguangfeng@cust.edu.cn
作者简介:石广丰(1981-)，男，博士，教授，主要从事先进光学制造技术研究。
基金资助:
吉林省科技厅技术攻关项目 ( 20190302039GX)

Fluid-Solid Coupling Modal Analysis of Sessile Droplets

SHI Guangfeng HUO Mingjie WANG Zitao

College of Mechanical and Electrical Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, Jilin, China

Received:2019-10-08 Online:2020-02-25 Published:2020-03-18
Contact: 石广丰(1981-)，男，博士，教授，主要从事先进光学制造技术研究。 E-mail:shiguangfeng@cust.edu.cn
About author:石广丰(1981-)，男，博士，教授，主要从事先进光学制造技术研究。
Supported by:
Supported by the Technical Ｒesearch Project of the Department of Science and Technology of Jilin Province ( 20190302039GX)

摘要/Abstract

摘要： 为解决固着液滴仿真模态分析的建模与求解问题，开展了基于流固耦合作用下的固着液滴有限元建模仿真及对比分析。采用流固耦合分离建模方法，将流体的表面张力等效成类薄膜结构，建立了固着液滴的有限元仿真模型，给定已知的结构约束和耦合，模拟实际工况条件。同时对固有频率、特征振型和质心最大改变量的理论计算值和仿真值进行分析比较。结果表明：固着液滴2～5阶的仿真固有频率均大于根据Rayleigh理论计算得到的结果，与现有文献的理论证明结果相符；有限元仿真得到的固着液滴四阶振型谱图与现有文献得到的实验振型谱吻合；液滴质心振动最大位移仿真值与理论计算值的相对误差不超过15%。

关键词: 有限元分析, 固着液滴, 固有振型, 流固耦合, 共振模态

Abstract: A new finite element modeling method based on fluid-solid coupling was proposedIn order to to solveresolve the modeling and solvingution problems of sessile dropletsimulate modal analysis， a new finite element modeling method based on fluid-solid coupling is proposed.Using the method of fluid-solid coupling separation modeling, the surface tension of the fluid iwas equivalent to a film structure. Then the finite element simulation model of the sessile droplet iwas set upbuilt， , simulating the actual working condition and giving the known structural constraint and coupling constraint.The theoretical value and simulation value of natural frequency， ,characteristic array and maximum change of mass center awere analyzed and compared.It is shown The results show that the simulation natural frequency of the 2-5 order solid droplet is in accordance withlarger than the calculated results of by Rayleigh's theory，, which is in consistent with proved byresults in existing literature. The 2-54 order vibration spectrum of the solid droplet obtained by the finite element simulation is consistent with the vibration spectrum of the Chun-Ti Chang experiment in literature，.and tThe maximum displacement of the center of mass obtained by the droplet simulation is less than 15% of the theoretical calculatcalculatioedn value.

Key words: finite element analysis, sessile droplet, natural vibration mode, fluid-solid coupling, resonance mode

石广丰霍明杰王子涛. 固着液滴的流固耦合模态仿真分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(2): 137-142,150.

SHI Guangfeng HUO Mingjie WANG Zitao. Fluid-Solid Coupling Modal Analysis of Sessile Droplets[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2020, 48(2): 137-142,150.

[1]	黄思, 张果冉, 唐梓睿, 等. 风载荷作用下球形储罐的流固耦合分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(2): 67-75.
[2]	陈忠谢声扬张宪民. 基于电磁驱动的二自由度混联柔顺夹钳设计[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2021, 49(12): 35-42.
[3]	童芳, 兰凤崇, 陈吉清, 等. 乘员胸部钝性冲击下主动脉瓣的动力学响应 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(1): 113-122，152.
[4]	臧孟炎, 王立臣, 周涛, 等. 子午线轮胎的动态特性仿真分析与评价[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(8): 124-129.
[5]	金霞, 胡俊聪, 王威, 等. 虚拟环境下汽车引擎盖的匹配调整策略[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(6): 87-96.
[6]	唐亮李益张之锐程一鸣上官文斌. 汽车转向系统模态的分析与优化[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(9): 83-89.
[7]	夏烨, 王鹏, 雷伟, 等. 基于中性轴的混凝土梁桥监测方法与指标研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(12): 62-71.
[8]	万里翔刘杰李志超谭孟尤黎民上官文斌. 汽车门框上条拉弯分析及截面变形评价方法 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(4): 16-21,28.
[9]	王安麟杨智雄李文嘉. 基于主效应分析的变矩器叶片角变量空间优化 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(2): 14-21.
[10]	王亚楠何鑫练晨厉青峰. 解耦膜与节流盘对液阻悬置动态特性的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2018, 46(12): 58-65.
[11]	申爱琴宋攀郭寅川李鹏. 基于COMSOL Multiphysics的路表瞬态动水压力数值仿真分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(11): 92-101.
[12]	刘刚李炀陈垣杨宇航. 架空导线径向温差对弧垂计算的影响[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(7): 41-47,54.
[13]	杨有福黄翔宇. 矩形钢管再生混凝土短柱的轴压性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(12): 121-127.
[14]	魏德敏刘德源李頔. 对称撞击下钢筋混凝土框架结构的非线性响应[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(2): 8-13.
[15]	上官文斌张鹏郭一鸣刘宏慈蒋开洪. 膜片式真空泵的抽气性能计算与测试分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(8): 55-61.

固着液滴的流固耦合模态仿真分析

Fluid-Solid Coupling Modal Analysis of Sessile Droplets

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价