悬垂液滴受迫振动的数值模拟与实验研究

doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170373

大学物理 ›› 2018, Vol. 37 ›› Issue (5): 72-77.doi: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.170373

悬垂液滴受迫振动的数值模拟与实验研究

朱泽斌，刘静，卞琦琦，游健，曹飒

南京师范大学泰州学院信息工程学院，江苏泰州225300

收稿日期:2017-06-30 修回日期:2017-09-25 出版日期:2018-05-20 发布日期:2018-05-20
通讯作者: 刘静，E-mail:23983250@ qq.com
作者简介:朱泽斌(1996—)，男，江苏苏州人，南京师范大学泰州学院信息工程学院2014 级本科生.
基金资助:
江苏省大学生创新创业训练计划(201613843013Y)资助

Numerical simulation and experiment of the forced vibration of hanging droplets

ZHU Ze-bin，LIU Jing，BIAN Qi-qi，YOU Jian，CAO Sa

Taizhou College，Nanjing Normal University，Taizhou，Jiangsu 225300，China

Received:2017-06-30 Revised:2017-09-25 Online:2018-05-20 Published:2018-05-20

摘要/Abstract

摘要： 利用有限元法进行数值模拟，研究了悬垂在针尖上的液滴在二阶模态下的振动情况. 结果表明，悬垂液滴的固有振动频率与失重下自由液滴的固有振动频率间存在线性关系，该线性关系与液体的表面张力系数、液体的密度和针直径有关，与液体的黏度和“表面张力系数密度之比”无关;在声场的激励下，液滴的位移共振曲线与受迫振动的标准速度共振曲线在形状上一致，并且阻尼系数与黏度、表面张力系数、针直径呈正相关，而与密度、“表面张力系数与密度之比”呈负相关. 最后以水为例将模拟结果与实验数据做了对比，两者符合得很好.

关键词: 液滴, 受迫振动, 数值模拟, 测量

Abstract: The numerical simulation based on finite element is used to study the vibration of liquid droplets which hang on the needle in the second mode. The results show that there is a linear relationship between the natural vibration frequency of the hanging droplets and that of the weightless free droplets. The linear relationship is related to the liquid surface tension coefficient，liquid density and needle diameter，and is independent of the liquid viscosity and“the ratio of the liquid surface tension coefficient and density”. Under the excitation of a sound field， the displacement resonance curves of the hanging droplets fit the normal velocity resonance curves of the forced vibration in shape，and the damping coefficient is positively correlated with the liquid viscosity，the liquid surface tension coefficient and the needle diameter，while negatively correlated with the liquid density and“the ratio of the liquid surface tension coefficient and density”. Finally，the simulation results are compared with the experimental data，and the two are in well agreement.

Key words: droplets, forced vibration, numerical simulation, measurement

朱泽斌，刘静，卞琦琦，游健，曹飒. 悬垂液滴受迫振动的数值模拟与实验研究[J]. 大学物理, 2018, 37(5): 72-77.

ZHU Ze-bin，LIU Jing，BIAN Qi-qi，YOU Jian，CAO Sa. Numerical simulation and experiment of the forced vibration of hanging droplets[J]. College Physics, 2018, 37(5): 72-77.

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Numerical simulation and experiment of the forced vibration of hanging droplets

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