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Experimental investigation of spreading and receding behaviors of Newtonian and viscoelastic droplet impacts on inclined dry surfaces
Meccanica ( IF 1.9 ) Pub Date : 2021-01-06 , DOI: 10.1007/s11012-020-01285-0
M. Norouzi , M. K. Sheykhian , M. M. Shahmardan , A. Shahbani-Zahiri

Drop impact on solid surfaces are widely used in oil and gas industries, surface painting, hot surfaces cooling, and agricultural products spraying. In this study, spreading and receding factor related to non-Newtonian (Boger) fluid droplets on dry inclined surfaces (such as Plexiglas and stainless steel) was laboratory tested and compared with Newtonian fluids (water, glycerol and their solution). Here, drop impacts were investigated for two impact angles (60° and 75°) at Weber numbers ranging from 245 to 545. The study aimed at evaluating the effects of impact velocity, impact angle, surface wettability, fluid viscosity, and elasticity on the dynamic behaviors of Newtonian and Boger droplets in spreading and receding stages. The results showed that with an increase in the impact velocity (growth of We), the drop was further expanded, the spreading velocity was increased, and the value and velocity of receding were incremented. By decreasing the drop impact angle, the effects of impact velocity and fluid viscosity on spreading and receding velocities were reduced at the back of the impact point. In the front zone, the drop reached maximum length of spreading and minimum length of receding over a longer period by decreasing the impact angle. On the other hand, with a decrease in the fluid viscosity, spreading velocity was increased, and maximum spreading occurred over a longer period. The surface wettability also played an important role in the receding stage for droplets with low viscosities. As fluid elasticity rose, both velocity and maximum spreading were reduced, while the value and velocity of receding were increased.



中文翻译:

牛顿和粘弹性液滴撞击倾斜干燥表面的扩散和后退行为的实验研究

掉落在固体表面上的冲击力已广泛用于石油和天然气工业,表面喷涂,热表面冷却和农产品喷涂。在这项研究中,实验室测试了与干燥倾斜表面(例如有机玻璃和不锈钢)上的非牛顿(Boger)液滴相关的扩散和后退因子,并将其与牛顿流体(水,甘油及其溶液)进行了比较。在这里,研究了两个冲击角(60°和75°),韦伯数为245至545。该研究旨在评估冲击速度,冲击角,表面可湿性,流体粘度和弹性对材料的影响。牛顿和博格液滴在扩展和后退阶段的动力学行为。结果表明,随着冲击速度(We的增长)的增加,下降幅度进一步扩大,铺展速度增加,后退值和速度增加。通过减小落下冲击角,在冲击点的后部,减小了冲击速度和流体粘度对铺展速度和后退速度的影响。在前部区域,通过减小冲击角,液滴在更长的时间内达到了最大扩展长度和最小后退长度。另一方面,随着流体粘度的降低,铺展速度增加,并且在更长的时间内发生最大铺展。在低粘度液滴的后退阶段,表面润湿性也起着重要作用。随着流体弹性的增加,速度和最大扩展都减小,而后退的值和速度增加。并且后退的值和速度增加。通过减小落下冲击角,在冲击点的后部,减小了冲击速度和流体粘度对铺展速度和后退速度的影响。在前部区域,通过减小冲击角,液滴在更长的时间内达到了最大扩展长度和最小后退长度。另一方面,随着流体粘度的降低,铺展速度增加,并且在更长的时间内发生最大铺展。在低粘度液滴的后退阶段,表面润湿性也起着重要作用。随着流体弹性的增加,速度和最大扩展都减小,而后退的值和速度增加。并且后退的值和速度增加。通过减小落下冲击角,在冲击点的后部,减小了冲击速度和流体粘度对铺展速度和后退速度的影响。在前部区域,通过减小冲击角,液滴在更长的时间内达到了最大扩展长度和最小后退长度。另一方面,随着流体粘度的降低,铺展速度增加,并且在更长的时间内发生最大铺展。在低粘度液滴的后退阶段,表面润湿性也起着重要作用。随着流体弹性的增加,速度和最大扩展都减小,而后退的值和速度增加。在撞击点的后部,撞击速度和流体粘度对散布和后退速度的影响减小了。在前部区域,通过减小冲击角,液滴在更长的时间内达到了最大扩展长度和最小后退长度。另一方面,随着流体粘度的降低,铺展速度增加,并且在更长的时间内发生最大铺展。在低粘度液滴的后退阶段,表面润湿性也起着重要作用。随着流体弹性的增加,速度和最大扩展都减小,而后退的值和速度增加。在撞击点的后部,撞击速度和流体粘度对散布和后退速度的影响减小了。在前部区域,通过减小冲击角,液滴在更长的时间内达到了最大扩展长度和最小后退长度。另一方面,随着流体粘度的降低,铺展速度增加,并且在更长的时间内发生最大铺展。在低粘度液滴的后退阶段,表面润湿性也起着重要作用。随着流体弹性的增加,速度和最大扩展都减小,而后退的值和速度增加。通过减小冲击角,液滴在更长的时间内达到了最大的展开长度和最小的后退长度。另一方面,随着流体粘度的降低,铺展速度增加,并且在更长的时间内发生最大铺展。在低粘度液滴的后退阶段,表面润湿性也起着重要作用。随着流体弹性的增加,速度和最大扩展都减小,而后退的值和速度增加。通过减小冲击角,液滴在更长的时间内达到了最大的展开长度和最小的后退长度。另一方面,随着流体粘度的降低,铺展速度增加,并且在更长的时间内发生最大铺展。在低粘度液滴的后退阶段,表面润湿性也起着重要作用。随着流体弹性的增加,速度和最大扩展都减小,而后退的值和速度增加。

更新日期:2021-01-06
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