液滴偏心碰撞的多体耗散粒子动力学研究

液滴碰撞细杆的现象在日常生活中随处可见，本文采用了多体耗散粒子动力学(MDPD)模拟液滴以不同角度偏心碰撞圆柱形杆，研究了不同碰撞速度，不同碰撞角度以及不同偏心率对于液滴薄片比例和临界速度的影响。结果表明，分裂滴落的临界速度随着偏心率增大先减小而后增大，不同角度下，临界速度的改变趋势类似，接触细杆的临界速度随着偏心率增大而减小。

液滴碰撞圆柱体表面在自然界和日常生活中是很常见的现象，输电线路在寒冷天气情况中的结冰问题便是其中的一种，一直困扰着许多国家和地区，而防结冰是受关注的有效方法之一。液滴碰撞固体的实验一直被用于探究表面特性和液滴动力学，通过研究液滴碰撞圆柱体表面的铺展特征，对于输电线路防除冰的问题能够提供有效的应对方法和思路。

已经有许多文章关于液滴碰撞固体进行了许多的实验和数值研究。

在实验上， Banitabaei [1]研究了液滴碰撞球形固体，发现在疏水性表面上，液滴扩散时会形成锥形薄片，随着韦伯数的增加，薄片拉伸长度和锥角会相应增加。Zhang [2]发现研究了对液滴施加不同碰撞速度撞击不同直径比的超疏水圆柱体表面所产生的影响。Khurana [3]研究了液滴撞击不同直径的亲水和超疏水圆柱表面上后的形态和动力学， 提出了用于预测给定圆柱体表面上的润湿系数的理论模型。Liu [4]研究了液滴碰撞亲水、疏水和超疏水圆柱形表面，发现圆柱体直径越小，液滴越容易发生破碎，反之会促进液滴的回缩和反弹。在仿真模拟方面，Wang [5]通过MDPD 方法，探究液滴碰撞圆柱体的冲击动力学特性，发现液滴碰撞疏水表面更容易引起接触线的回缩。Wang [6]等人使用MDPD 方法模拟了液滴碰撞不同倾斜角度的细杆，首先他们通过与实验比较来验证方法的可行性，然后研究了液滴偏心率、杆的倾斜角和润湿性对碰撞结果的影响， 发现液滴临界速度、润湿长度、接触时间和液滴捕获率均随细杆倾角的增大而增大，随偏心距增大而减小。此外，他们还发现细杆的表面润湿性对接触时间的影响不大，但对临界速度的影响较大。

液滴在圆柱体上的碰撞已经开展了广泛的研究，但大多数研究都集中于液滴以中心位置碰撞，对于液滴以一定角度的偏心碰撞涉及较少。在本文中，通过多体耗散粒子动力学的方法对液滴偏心碰撞细杆进行了模拟，系统了解碰撞角度和偏心率对于碰撞结果的影响。

2. 方法和模型设置 2.1. 多体耗散粒子动力学方法 本文使用多体耗散粒子动力学[7] [8] [9] [10]的方法进行仿真，是基于经典的耗散粒子动力学(DPD)改进而来的一种无网格数值方法， 弥补了DPD 方法不能解决液体和气体共存系统问题的不足。

通过粒子间的相互作用来模拟系统，相互作用力ijF 为三种不同力的总和，分别为保守力CijF 、耗散力DijF 和随机力RijF ，方程如下： ( )()( )CCijijijijdijijFAreBreωρρω=++ (1) ( )()DDijijijijijFreveγω= −⋅ (2) ( )RRijijij ijFreσωξ= (3) 公式1 中A 和B 分别为吸引力系数和排斥力系数，