材料表面浸润性能的研究具有非常重要的意义,具有超亲水和超疏水性能的材料为开发特殊功能器件提供了可能。基于光滑耗散粒子动力学(SDPD)方法的多相流模型对超亲水和超疏水浸润现象进行了研究,结果表明接触角为30°~135°时,模型能基本满足计算精度的要求,但超出这个范围,计算结果的误差较大。通过系统分析,为计算误差偏大的各类浸润问题的研究提出了改进建议。

研究表面微观结构对液滴动态润湿性能的影响,具有重要的科学意义和工程应用价值。多体耗散粒子动力学(MDPD)方法是一种介观尺度的模拟方法,可以实现不同微结构表面与流体间的相互作用。通过与实验和模拟结果进行对比的方法验证了液滴浸润固体壁面模型的准确性和可行性,系统研究了微结构参数对表面浸润性能的影响。结果表明微柱高度对液滴浸润状态的影响并不是一直存在,微柱高度为1时,固壁表面均表现为亲水;微柱高度为2时,随着面积分数的增大,固壁表面由疏水变为亲水;微柱高度超过阈值2时,固液作用基本不会改变。

为研究TC4合金在介观尺度下的磨削过程中切屑变形区的应力分布对切屑的形成及磨削工件表面质量的影响,基于热-力耦合理论建立了单颗磨粒磨削理论模型,并利用ABAQUS对磨削过程进行了有限元仿真分析。仿真结果表明当磨削深度小于0.5μm时,继续减小有利于减小切屑变形区流动应力的变化幅度,从而提高工件质量;与磨粒圆锥角度相比,磨削速度对切屑变形区应力变化影响更为显著,其变化值基本保持在400MPa左右。研究结果对进一步提高工件表面质量及TC4合金的磨削性能奠定了理论基础。