Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng bề mặt đến chuyển động của hạt nước trên bề mặt

Nghiên cứu này tìm hiểu về động lực học của hạt nước di chuyển trên bề mặt nghiêng trong môi trường trọng lực bằng mô phỏng số dùng phương pháp theo dấu biên (front-tracking method). Các kết quả mô phỏng số cho thấy vận tốc của hạt nước tăng dần khi di chuyển trên bề mặt nghiêng, trong khi hình dạng của hạt gần như không thay đổi trong suốt quá trình di chuyển. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng bề mặt đến chuyển động của hạt nước trên bề mặt 300 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ XI, Hà Nội, 02-03/12/2022 Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng bề mặt đến chuyển động của hạt nước trên bề mặt Vũ Văn Hưng, Phạm Thành Liêm, Nguyễn Việt Quang, Nguyễn Đình Hòe, Vũ Văn Trường* Trường Đại học Phenikaa, Hà Đông, Hà Nội *Email: truong.vuvan@phenikaa-uni.edu.vn Tóm tắt. Hiện tượng các hạt nước đọng lại trên bề mặt kính nói riêng hay các bề mặt nói chung rất dễ gặp trong thực tế. Bề mặt kính đó có thể là kính của các phương tiện giao thông, bề mặt kính, gương của các ngôi nhà hay cũng có thể là trên bề mặt kính mắt… Hạt nước đọng trên bề mặt kính của các phương tiện giao thông gây khó khăn trong di chuyển, hay trong công nghệ làm sạch, sự bám dính của hạt nước gây khó khăn trong quá trình làm sạch bề mặt. Nghiên cứu này tìm hiểu về động lực học của hạt nước di chuyển trên bề mặt nghiêng trong môi trường trọng lực bằng mô phỏng số dùng phương pháp theo dấu biên (front-tracking method). Các kết quả mô phỏng số cho thấy vận tốc của hạt nước tăng dần khi di chuyển trên bề mặt nghiêng, trong khi hình dạng của hạt gần như không thay đổi trong suốt quá trình di chuyển. Đồng thời, hạt nước di chuyển nhanh hơn khi góc nghiêng bề mặt lớn. Từ khóa: Mô phỏng số, theo dấu biên, hạt nước, bề mặt nghiêng. Abstract: In practice, the phenomenon of water droplet deposition on glass surfaces in particular or surfaces in general is very common. The surface of this glass can be the glass of the vehicle, the surface of the glass, the mirror of the houses or it can also be on the surface of the eyeglasses….Water droplets on the glass surface of the vehicle cause difficulties in moving, or in cleaning technology, the adhesion of water droplet makes it difficult to clean surfaces. In this study, the motion dynamics of the water droplet on an inclined surface in a gravitational environment is investigated by numerical simulation using the front-tracking method. Numerical simulation results show that the velocity of the water droplet gradually increases when traveling on an inclined surface, while the shape of the water droplet remains almost unchanged during the movement. At the same time, when the suface inclination angle is larger, the water droplet move faster. Key word: Numericall sumulation, front-tracking menthod, water droplet, inclined surface.1. Mở đầu Thời tiết ẩm ướt, độ ẩm cao, sương mù, trời mưa luôn gây khó khăn, làm giảm tầm nhìn cho cácphương tiện giao thông khi di chuyển. Các phương tiện giao thông thường gặp phải hiện tượng kính bịđọng nước khi lái xe trong các điều kiện thời tiết như vậy. Bên cạnh đó, cũng có thể là do nhiệt độ bênngoài phương tiện thấp hơn so với nhiệt độ bên trong khoang nội thất. Cùng với hoạt động của hệ thốngđiều hoà, hơi ấm của người ngồi trong phương tiện, chúng làm xuất hiện các hơi nước ngưng tụ trên bềmặt kính. Vấn đề bề mặt kính bị đọng nước rất dễ gặp, không chỉ ở trên kính các phương tiện giao thôngmà còn xuất hiện trên bề mặt của kính nhà ở khi thời tiết nồm ẩm, trên kính mắt,… Trong công nghệlàm sạch, sự bám dính của hạt nước nói riêng hay các hạt chất lỏng nói chung luôn được quan tâm. Thông qua thí nghiệm, Suzuki và các cộng sự [1] đã nghiên cứu động lực học của hạt nước trênmột bề mặt nghiêng kị nước do được phủ một lớp fluoroalkylsilanes. Các hạt nước chuyển động lăn vàtrượt trên bề mặt. Hình dạng hạt, tương tác phân tử rắn-lỏng và lực trọng trường là những tham số ảnhhưởng đến gia tốc và chế độ trượt của hạt trên bề mặt rắn. Trên một bề mặt nhám nghiêng, ưa nước,Dong và cộng sự [2] đã nghiên cứu trạng thái chuyển động của hạt nước thông qua hình dạng và độ trễgóc tiếp xúc của hạt. Trạng thái chuyển động của hạt nước trên bề mặt nhám nghiêng ưa nước trong môitrường trọng lực được xác định bằng cách so sánh các góc tiếp xúc của hạt. Ravi Annapragada và cộng 301 Vũ Văn Hưng, Phạm Thành Liêm, Nguyễn Việt Quang, Nguyễn Đình Hòe, Vũ Văn Trườngsự [3] nghiên cứu và dự đoán sự bám dính của hạt nước trên các bề mặt kị nước nhẵn nghiêng. Hìnhdạng hạt và góc tiếp xúc tiến và lùi được đo bằng thực nghiệm và khát quát hoá như một hàm của kíchthước hạt và góc nghiêng bề mặt. Với mục đích nghiên cứu, tìm hiểu sâu hơn về động lực học chuyển động của hạt nước trên bềmặt nghiêng, nghiên cứu này thông qua phương pháp mô phỏng số để xem xét thời gian di chuyển củahạt nước trên bề mặt phẳng nghiêng trong môi trường trọng lực. Các kết quả nghiên cứu hướng tới cácứng dụng về làm sạch bề mặt, chống giọt ...