姜立標(biāo)，丘華川

(1.吉林大學(xué)，汽車仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130025；2.華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣州 510640)

前言

傳統(tǒng)橡膠雨刮器具有成本低廉、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、功耗低的優(yōu)點(diǎn)[1-2]，但性能一般。為滿足人們對(duì)汽車駕駛性能越來越高的要求，英國(guó)邁凱倫公司提出了使用超聲波系統(tǒng)取代傳統(tǒng)雨刷結(jié)構(gòu)的方案，不僅可降低雨刷骨架風(fēng)阻，還可取消雨刷電機(jī)，減輕車質(zhì)量。為達(dá)到流動(dòng)減阻有利于雨滴的運(yùn)動(dòng)，通常采用超疏水材料對(duì)風(fēng)窗玻璃表面進(jìn)行處理。文獻(xiàn)[3]中借助超聲波微流體驅(qū)動(dòng)技術(shù)，液滴產(chǎn)生受控運(yùn)動(dòng)，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)在疏水玻璃表面產(chǎn)生超聲行波實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴的驅(qū)動(dòng)，液滴移動(dòng)速度約為10mm/s。要在汽車風(fēng)窗玻璃上通過超聲波使雨滴產(chǎn)生受控運(yùn)動(dòng)，應(yīng)同時(shí)考慮超聲波的形式與傳播特點(diǎn)和玻璃表面疏水特性與氣流流速等因素的影響。在壓強(qiáng)變化、氣體流速和重力等多種因素作用下，液滴的液/氣界面會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，并以不同的形態(tài)進(jìn)行演化，因此必須對(duì)汽車風(fēng)窗玻璃外流場(chǎng)特性進(jìn)行研究，包括壓力分布特性和附著氣流速度場(chǎng)特性。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和湍流理論的不斷發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬方法廣泛應(yīng)用于汽車空氣動(dòng)力學(xué)的研究。本文中利用CFD數(shù)值模擬方法，在三維建模軟件CATIA中建立風(fēng)窗玻璃模型，然后導(dǎo)入多物理場(chǎng)耦合分析軟件COMSOL中進(jìn)行數(shù)值研究，分析了風(fēng)窗玻璃外表面的壓力分布特性和附著氣流速度場(chǎng)特性，通過控制變量法研究了氣流流入速度和風(fēng)窗玻璃傾角對(duì)流場(chǎng)特性的影響。最后研究了風(fēng)窗玻璃外流場(chǎng)特性對(duì)雨滴運(yùn)動(dòng)的影響機(jī)理，指出不同質(zhì)量的雨滴在不同氣流速度下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

1 基本方程

文獻(xiàn)[4]中采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和Realizable k-ε模型對(duì)車身外流場(chǎng)進(jìn)行分析后指出，兩種模型的對(duì)稱面上壓力分布基本吻合。風(fēng)窗玻璃外流場(chǎng)特性可進(jìn)一步用于雨滴的運(yùn)動(dòng)機(jī)理分析，這須添加更多的物理場(chǎng)來進(jìn)行模擬，其次標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型具有計(jì)算量小、阻力收斂速度快、收斂后阻力波動(dòng)值小等優(yōu)點(diǎn)，而且計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值能很好地吻合，誤差范圍在3%以內(nèi)，采用多物理場(chǎng)耦合分析軟件COMSOL提供的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型[5]。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型

汽車風(fēng)窗玻璃表面的外流場(chǎng)一般為定常、等溫和不可壓縮的三維流動(dòng)，基于動(dòng)量守恒和質(zhì)量守恒，可得空氣流動(dòng)的動(dòng)量方程和連續(xù)性方程[6-7]為

式中:ρ為流體密度；xi和xj分別為流場(chǎng)中沿i和j方向上的坐標(biāo)分量；ui和uj分別為流場(chǎng)中沿i和j方向上的平均相對(duì)速度分量；μe為流體有效動(dòng)力黏度；p為壓強(qiáng)；Si為廣義源項(xiàng)。

為得到方程的解，須用湍流模型來封閉。k-ε雙方程模型中引入兩個(gè)附加的傳輸方程:湍流動(dòng)能k方程和耗散率ε方程。

標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型由文獻(xiàn)[8]中提出。有效動(dòng)力黏度μe等于分子動(dòng)力黏度μ加上渦團(tuán)黏度μT，即

式中:k為湍流動(dòng)能；ε為湍流耗散率。

根據(jù)文獻(xiàn)[6]，設(shè)定 Cμ＝ 0.09，C1＝ 1.44，C2＝1.92，σε＝ 1.3，σk＝ 1.0。

1.2 疏水風(fēng)窗玻璃表面液滴模型

在疏水風(fēng)窗玻璃表面上的雨滴，在重力、慣性力、表面張力、接觸角滯后阻力、氣流作用力和黏性耗散作用力的共同作用下，可能處于靜止、向下滑動(dòng)和向上滑動(dòng)的狀態(tài)，主要取決于重力、接觸角滯后阻力和氣流作用力的影響[9]。傾斜疏水表面雨滴模型如圖1所示。

圖1 傾斜疏水表面雨滴模型

2 數(shù)值計(jì)算模型

本文中研究對(duì)象為某國(guó)產(chǎn)自主品牌的風(fēng)窗玻璃，根據(jù)實(shí)際風(fēng)窗玻璃1∶1建立幾何曲面模型，然后將所建立的模型導(dǎo)入多物理場(chǎng)耦合分析軟件COMSOL中進(jìn)行數(shù)值分析。

2.1 計(jì)算域的確定

綜合考慮計(jì)算域尺寸和計(jì)算域與風(fēng)窗玻璃均為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為了節(jié)省計(jì)算資源，采用對(duì)稱建模方法，取其縱對(duì)稱面左側(cè)的一半進(jìn)行計(jì)算。構(gòu)建尺寸為1200mm×2000mm×2000mm的“二分之一”計(jì)算域模型，如圖2所示。定義風(fēng)窗玻璃傾角α為風(fēng)窗玻璃對(duì)稱面外表面的上、下兩端點(diǎn)連線與水平面的夾角。

圖2 計(jì)算域的三維結(jié)構(gòu)

2.2 網(wǎng)格控制域

風(fēng)窗玻璃氣流模型研究的重點(diǎn)區(qū)域只在于風(fēng)窗玻璃外表面附近的流場(chǎng)，提取風(fēng)窗玻璃的外表面，沿水平方向平移使其向外產(chǎn)生200 mm厚度的區(qū)域，并定義該區(qū)域?yàn)榫W(wǎng)格控制域，如圖3所示。

圖3 網(wǎng)格控制域

2.3 邊界條件

設(shè)置邊界條件如表1所示。

表1 邊界條件設(shè)置

2.4 網(wǎng)格策略

構(gòu)建的網(wǎng)格為滿足實(shí)際工程的要求，采用用戶控制網(wǎng)格?；诰W(wǎng)格控制域，采用Delaunay方法自由剖分四面體網(wǎng)格，映射生成金字塔和三棱柱等混合網(wǎng)格。風(fēng)窗玻璃表面附近進(jìn)行邊界層加密處理，同時(shí)考慮到模型中成角的部位對(duì)求解的收斂有影響，且往往容易產(chǎn)生應(yīng)力集中或出現(xiàn)奇異，使用角細(xì)化網(wǎng)格策略對(duì)風(fēng)窗玻璃的4個(gè)角(包括4條邊)附近的網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格加密，模型的網(wǎng)格劃分如圖4所示，計(jì)算域的網(wǎng)格模型單元總數(shù)為552 684。

3 仿真結(jié)果與試驗(yàn)驗(yàn)證

本研究中求解線性方程組的迭代方法采用廣義極小殘差算法[10-11]，具有穩(wěn)定性好和收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以利用有限的內(nèi)存空間求解復(fù)雜的流場(chǎng)代數(shù)方程組。

3.1 流場(chǎng)特性分析

為研究風(fēng)窗玻璃表面流場(chǎng)特性，設(shè)定傾角α為45°，氣流速度u0為7.31 m/s，進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5～圖8所示。其中圖5為對(duì)稱面及其周圍的速度分布。圖6為風(fēng)窗玻璃外表面壓力分布。圖中箭頭方向表征附著氣流的流向，顏色深淺表征附著氣流的流速。圖7為風(fēng)窗玻璃外表面附著氣流速度場(chǎng)。圖8為風(fēng)窗玻璃對(duì)稱面上的壓力曲線。

圖4 模型的網(wǎng)格劃分

圖5 對(duì)稱面及其周圍的速度分布

圖6 風(fēng)窗玻璃表面壓力分布

圖7 風(fēng)窗玻璃表面附著氣流速度分布

圖8 風(fēng)窗玻璃對(duì)稱面上的壓力曲線

由圖可見，當(dāng)氣流到達(dá)風(fēng)窗玻璃底端，由于風(fēng)窗玻璃的存在，氣流的速度降低。同時(shí)由于底端氣流直接流過風(fēng)窗玻璃，形成了一個(gè)滯區(qū)，該區(qū)域具有正壓力。壓力瞬間增大，氣流沿風(fēng)窗玻璃表面向后流動(dòng)，氣流速度逐漸增大，因此壓力逐漸減小。到風(fēng)窗玻璃頂端與左側(cè)邊緣附近，因氣流流速較大而出現(xiàn)負(fù)壓力，可以看出，整個(gè)風(fēng)窗玻璃的絕大部分區(qū)域承受正壓力。

3.1.1 壓力分布特性

以零壓力線為分界，分為正壓力區(qū)和負(fù)壓力區(qū)(法向向外為正)。正壓力區(qū)的面積明顯大于負(fù)壓力區(qū)，負(fù)壓力區(qū)分布在靠近風(fēng)窗玻璃外表面上邊緣的小部分區(qū)域和左右邊緣的極小區(qū)域。存在一個(gè)壓力絕對(duì)值最大點(diǎn)，位于風(fēng)窗玻璃對(duì)稱面與其外表面的交線上，并靠近下邊緣處，該點(diǎn)的壓力為正壓力，且｜p｜max＝ 53.6260Pa。

對(duì)于正壓力區(qū)，其等壓線比較稀疏，表明正壓力區(qū)的壓力變化速率比較小；對(duì)于負(fù)壓力區(qū)，其等壓線比較密集，表明負(fù)壓力區(qū)的壓力變化速率比較大。

3.1.2 附著氣流速度場(chǎng)特性

存在一個(gè)流速最小值ufmin＝6.67218×10-2m/s，位于風(fēng)窗玻璃對(duì)稱面與其外表面的交線上，并靠近下邊緣處，附著氣流由這點(diǎn)開始沿著玻璃外表面向四周流動(dòng)，流速逐漸變大。在邊界處流速最大，ufmax＝7.93756m/s。

考慮到邊界上的點(diǎn)受流域空間突變的影響，而且每個(gè)點(diǎn)的受影響程度不同，因此剔除邊界上的點(diǎn)。在正壓力區(qū)，風(fēng)窗玻璃外表面上附著氣流的流速與風(fēng)窗玻璃外表面的壓力呈負(fù)相關(guān)，流速越大的地方正壓力越??；在負(fù)壓力區(qū)，風(fēng)窗玻璃外表面上附著氣流的流速與風(fēng)窗玻璃外表面的壓力呈正相關(guān)，流速越大的地方負(fù)壓力越大。即玻璃外表面上某點(diǎn)的壓力代數(shù)值越大，流速越小。

3.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置由鋁合金固定支架、軸流式風(fēng)機(jī)和風(fēng)窗玻璃等組成。表2為軸流式風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)。

表2 軸流式風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)

軸流式風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)速為

式中:Q為軸流式風(fēng)機(jī)的輸出風(fēng)量；d為軸流式風(fēng)機(jī)的風(fēng)道直徑。

將表2數(shù)據(jù)代入式(10)得到風(fēng)機(jī)的輸出風(fēng)速u＝7.31 m/s。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

風(fēng)窗玻璃外表面附著氣流的流向特性實(shí)驗(yàn)的原理為:使用軸流式風(fēng)機(jī)在風(fēng)窗玻璃前方形成平穩(wěn)氣流，以此來模擬風(fēng)窗玻璃的外流場(chǎng)。風(fēng)窗玻璃前方是否為平穩(wěn)氣流，可以借助實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體方法為:在軸流式風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的安全網(wǎng)上系上長(zhǎng)絲帶，觀察其在流場(chǎng)中的形狀表現(xiàn)為水平來近似保證。進(jìn)一步通過搭建實(shí)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察粘連在玻璃外表面上細(xì)絲帶的飄動(dòng)方向，獲得風(fēng)窗玻璃外表面附著氣流的流向特性。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，絲帶的流向規(guī)律基本如圖9所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖9的仿真結(jié)果對(duì)比，可以看到實(shí)驗(yàn)中除了個(gè)別的細(xì)絲帶外，大多數(shù)細(xì)絲帶對(duì)應(yīng)點(diǎn)的附著氣流方向與 α＝45°，u0＝7.31m/s下的仿真結(jié)果基本一致。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，左下角區(qū)域的細(xì)絲帶基本不動(dòng)，說明此處的附著氣流流速很小，為附著氣流的速度值較小的區(qū)域，而在此區(qū)域外，可以很清楚地觀察到細(xì)絲帶向四周飄散。細(xì)絲帶體現(xiàn)出來的附著氣流的流向規(guī)律為:風(fēng)窗玻璃左下角存在附著氣流速度的發(fā)散點(diǎn)，氣流流向從該點(diǎn)附近區(qū)域開始發(fā)散，并沿著玻璃表面向四周流動(dòng)。

圖9 風(fēng)窗玻璃表面絲帶流向規(guī)律

為進(jìn)一步研究風(fēng)窗玻璃表面氣流流速的大小，測(cè)試圖9中所示11個(gè)測(cè)點(diǎn)的氣流速度，測(cè)速裝置采用國(guó)產(chǎn)?，敺煮w式風(fēng)速計(jì)AS8336，其分辨率為0.001m/s、準(zhǔn)確度為±3%rdg±0.1。 將風(fēng)速計(jì)設(shè)置為最大值擋位，分別多次測(cè)量風(fēng)窗玻璃表面11個(gè)測(cè)點(diǎn)的氣流速度后取其平均值以減少測(cè)量誤差，并與對(duì)應(yīng)點(diǎn)的仿真模型的氣流速度進(jìn)行對(duì)比，如表3所示。

綜合人為測(cè)量手段、風(fēng)速計(jì)誤差和軸流式風(fēng)機(jī)產(chǎn)生風(fēng)速大小等因素，由表3可見，實(shí)驗(yàn)測(cè)量的風(fēng)速與仿真模型的風(fēng)速在誤差允許范圍內(nèi)非常接近。因此可以得出，所建立的風(fēng)窗玻璃湍流模型與實(shí)際情況接近，所得結(jié)論能夠反映風(fēng)窗玻璃外流場(chǎng)特性。

4 各參數(shù)對(duì)流場(chǎng)特性的影響

圖10 不同u0下的風(fēng)窗玻璃外表面壓力分布

圖11 不同u0下的風(fēng)窗玻璃表面附著氣流速度分布

4.1 氣流速度對(duì)流場(chǎng)特性的影響

風(fēng)窗玻璃傾角α為45°，在氣流速度u0分別為7.31，11.1和16.7m/s的條件下對(duì)氣流模型進(jìn)行數(shù)值仿真。不同氣流速度u0下的風(fēng)窗玻璃外表面壓力分布如圖10所示。不同氣流速度u0下的風(fēng)窗玻璃外表面附著氣流速度分布如圖11所示。

4.1.1 氣流速度對(duì)壓力分布特性的影響

由圖10可見，改變u0將影響風(fēng)窗玻璃外表面各點(diǎn)壓力的絕對(duì)值，u0越大，風(fēng)窗玻璃外表面各點(diǎn)壓力的絕對(duì)值越大。但從整體的角度觀察，無論是增大u0還是減小u0，圖10中零壓力線區(qū)域、等壓線的形狀、壓力絕對(duì)值最大點(diǎn)的位置基本上沒有發(fā)生變化，但是壓力梯度增加，說明改變u0不影響風(fēng)窗玻璃外表面壓力的整體分布規(guī)律。

4.1.2 氣流速度對(duì)附著氣流速度場(chǎng)特性的影響

改變u0將影響風(fēng)窗玻璃外表面各點(diǎn)附著氣流的流速值，u0越大，各點(diǎn)附著氣流的流速越大，且流速的最大值和最小值均變大，但從整體的角度觀察，附著氣流流向的變化規(guī)律并沒有發(fā)生變化，說明改變u0不影響風(fēng)窗玻璃外表面附著氣流流向的變化規(guī)律。

4.2 風(fēng)窗玻璃傾角對(duì)流場(chǎng)特性的影響

氣流流速u0＝16.7 m/s，在風(fēng)窗玻璃傾角α分別為35°，45°和55°的條件下對(duì)氣流模型進(jìn)行數(shù)值模擬。不同α下的風(fēng)窗玻璃外表面壓力分布特性如圖12所示。不同α下的風(fēng)窗玻璃外表面附著氣流速度場(chǎng)特性如圖13所示。

4.2.1 風(fēng)窗玻璃傾角對(duì)壓力分布特性的影響

減小α，可使風(fēng)窗玻璃外表面的零壓力線區(qū)域增加，表明零壓力線將下移。對(duì)于正壓力區(qū)，隨著α的增加，等壓線變得越來越密集，說明壓力變化速率越來越大。

圖12 不同傾角下的風(fēng)窗玻璃外表面壓力分布

圖14 液滴在傾斜表面上隨氣流速度變化的加速度

4.2.2 風(fēng)窗玻璃傾角對(duì)附著氣流速度場(chǎng)特性的影響

隨著風(fēng)窗玻璃傾角α的減小，流速的最大值將變小，附著氣流的速度值最小的位置點(diǎn)也隨之下移，同時(shí)流速為0～6m/s的區(qū)域和流速為10～18m/s的區(qū)域顯著縮小，而流速為6～10m/s的區(qū)域顯著擴(kuò)大，說明α減小使附著氣流的整體流速趨于均勻。從圖13中箭頭方向的變化可發(fā)現(xiàn)，減小α，對(duì)于附著氣流的流向，將有更多的附著氣流向上流動(dòng)。同時(shí)，驗(yàn)證了壓力梯度較大時(shí)，其對(duì)應(yīng)的速度梯度也較大。

5 流場(chǎng)特性對(duì)雨滴運(yùn)動(dòng)的影響分析

文獻(xiàn)[12]中研究了在傾斜角度為35°的疏水表面上不同質(zhì)量的液滴隨氣流速度變化的加速度，圖14為液滴在傾斜表面上隨氣流速度變化的加速度。由圖可見:在氣流速度為7～11m/s時(shí)，液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)；在氣流速度大于11m/s時(shí)，液滴向上滑動(dòng)。

根據(jù)Laplace效應(yīng)，彎曲液面會(huì)在液體內(nèi)部產(chǎn)生附加壓強(qiáng)，其大小為

式中:σ為表面張力系數(shù)；R1和R2分別為液滴界面曲率的兩個(gè)主軸半徑。

在疏水的風(fēng)窗玻璃表面上，若液滴靜止時(shí)，液體內(nèi)部各個(gè)方向的附加壓強(qiáng)相等且相互抵消，液滴保持球形。在重力、表面張力、接觸角滯后阻力和氣流作用力的共同作用下，液滴可能靜止、向下滑動(dòng)或者向上滑動(dòng)。當(dāng)其發(fā)生變形時(shí)，由于各個(gè)位置的曲率不同，附加壓強(qiáng)也隨之變化，因此液滴不能保持平衡，發(fā)生向下滑動(dòng)或者向上滑動(dòng)。

進(jìn)行液氣兩相流實(shí)驗(yàn)分析，所使用的玻璃尺寸為200mm×150mm×2mm，玻璃傾角為45°。使用疏水涂料對(duì)玻璃表面進(jìn)行處理，采用接觸角測(cè)量?jī)x(Dataphysics，JC200C1，中國(guó))測(cè)定疏水玻璃表面的接觸角。在室溫條件下，取水滴體積10μL，選擇不同的位點(diǎn)測(cè)量5次，計(jì)算其平均值，測(cè)得液滴接觸角為96.5°，接觸角測(cè)量圖如圖15所示。

圖15 接觸角測(cè)量圖

圖16 所示為氣流速度為3.0m/s條件下液滴的宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以看到大液滴向下移動(dòng)，融合小液滴后繼續(xù)向下移動(dòng)，其他小液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)。用工業(yè)高速攝像儀(Photron，德國(guó))記錄液滴的微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。圖17所示為氣流速度為3.0m/s條件下液滴的微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同時(shí)刻下，液氣自由界面在氣流作用力、表面張力、接觸角滯后阻力和重力等共同作用下，流氣自由界面不斷發(fā)生變形，雖然液滴接觸線為靜止?fàn)顟B(tài)，但由于液氣界面處于失穩(wěn)狀態(tài)，影響接觸線的移動(dòng)。圖18為氣流速度為15m/s時(shí)雨滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[13]?？梢钥吹酱笥甑沃苯酉蛏弦苿?dòng)，然而小雨滴保持靜止?fàn)顟B(tài)?；诔暡ㄎ⒘黧w驅(qū)動(dòng)技術(shù)，將風(fēng)窗玻璃表面的壓力映射為雨滴的氣流驅(qū)動(dòng)力，對(duì)雨滴運(yùn)動(dòng)控制具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

圖16 氣流速度為3.0m/s條件下液滴的宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

圖17 氣流速度為3.0m/s條件下液滴的微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

圖18 氣流速度為15m/s時(shí)雨滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

6 結(jié)論

本文中基于對(duì)稱建模方法，通過計(jì)算域的構(gòu)建與網(wǎng)格控制域的生成、采用控制重點(diǎn)區(qū)域劃分混合網(wǎng)格策略，建立了汽車風(fēng)窗玻璃氣流模型，通過對(duì)風(fēng)窗玻璃外流場(chǎng)特性的研究，得出以下結(jié)論。

(1)在風(fēng)窗玻璃傾角α＝45°，氣流流入速度u0＝7.31m/s的條件下，附著氣流存在一個(gè)流速最小點(diǎn)，位于風(fēng)窗玻璃對(duì)稱面與其外表面的交線上，并靠近下邊緣處，附著氣流由這點(diǎn)開始沿著玻璃外表面向四周流動(dòng)，流速逐漸變大，在邊界處流速最大。除邊界點(diǎn)外，玻璃外表面上某點(diǎn)的壓力代數(shù)值越大，流速越小。在誤差允許的范圍內(nèi)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬所得出的風(fēng)窗玻璃外表面附著氣流的流向特性和速度大小與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合。

(2)改變u0只對(duì)表面壓力和附著氣流流速的數(shù)值產(chǎn)生影響，不影響玻璃表面壓力分布規(guī)律和附著氣流的流向規(guī)律。隨著α的減小，流速的最大值變小，附著氣流的發(fā)散點(diǎn)下移，附著氣流的整體流速趨于平穩(wěn)且更多的附著氣流向上流動(dòng)。同時(shí)，驗(yàn)證了壓力梯度較大時(shí)，其速度梯度也較大。

(3)通過液氣兩相流實(shí)驗(yàn)分析得到，當(dāng)氣流速度大于雨滴靜止的臨界速度時(shí)，速度越大，對(duì)雨滴的影響更為顯著。液氣自由界面在氣流作用力、表面張力、接觸角滯后阻力和重力等共同作用下，液氣自由界面不斷發(fā)生變形，液滴接觸線為靜止?fàn)顟B(tài)，液氣界面處于失穩(wěn)狀態(tài)，影響接觸線的移動(dòng)。研究風(fēng)窗玻璃流場(chǎng)特性對(duì)雨滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，基于超聲波微流體驅(qū)動(dòng)技術(shù)，將風(fēng)窗玻璃表面的壓力映射為雨滴的氣流驅(qū)動(dòng)力，對(duì)雨滴運(yùn)動(dòng)控制具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。