同轴气流作用下压电式微滴喷射过程的数值模拟
2021-09-15刘作平裴泽光陈广锋
东华大学学报(自然科学版) 2021年4期
刘作平, 周 健, 裴泽光, b, 白 涛, 陈广锋
(东华大学a.机械工程学院;b.纺织装备教育部工程研究中心,上海201620)
基于微滴喷射技术的喷墨印刷按照微滴形成的方式主要分为连续式与按需式[1]。其中压电驱动的按需式喷墨印刷技术利用压电材料的逆压电效应产生驱动力从而喷射出微滴,其由于具有响应速度快、效率高、可实现按需喷射等优点而被广泛应用[2]。压电式喷墨过程包含复杂的流体形态变化,因此通过数值模拟研究微滴的成形过程,有助于明晰微滴喷射的内在机制,这对基于压电式喷墨印刷系统的技术改进具有重要意义。
近年来,为满足喷墨印刷精度与速度的要求,微滴喷射技术不断向精密化和高速高效化发展。薛光怀等[3]设计并加工一种压电式微滴喷头,并在微滴喷射平台上进行微滴喷射试验,通过改变高电平时间和增加压电片的自由振荡衰减阻值可提高微滴喷射的最高频率;刘赵淼等[4]设计一种用于生成均匀微滴的压电驱动式微滴喷射装置,采用数值模拟和试验相结合的方法,研究不同控制参数下的膜片振幅及其对生成的微滴的尺寸和均匀性的影响;周健等[5]设计并制造一种利用同轴气流对微滴飞行过程进行驱动的同轴气流辅助式压电微滴喷头。目前国内外研究者对于同轴气流雾化[6-7]、气-液流动聚焦[8-9]以及熔喷[10]等液体射流在同轴气流作用下的形成与流动特性已做了较多的研究与报道,但是对液滴在压电膜片与同轴气流共同驱动下的形成规律研究得相对较少。……
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