摘要 為了加深對皮蛋噴淋涂膜工藝的認(rèn)識，使用Fluent 軟件中重疊網(wǎng)格耦合VOF 模型開展兩相流研究，獲得皮蛋不同擺放姿勢下的液膜潤濕比，并以膜厚變化指數(shù)為響應(yīng)值，結(jié)合Box-Behnken 試驗篩選出懸垂液滴去除時最優(yōu)吸管參數(shù)與工作壓力，結(jié)果顯示：尖端朝下擺放的皮蛋經(jīng)過噴淋后液膜潤濕比為1，而鈍端朝下擺放的皮蛋經(jīng)過噴淋后液膜潤濕比僅為0.836，篩選出最優(yōu)吸管參數(shù)組合為間距14.50 mm、直徑12.09 mm、工作壓力6.97 kPa、膜厚變化指數(shù)預(yù)測值為0.636。在最優(yōu)吸管參數(shù)組合下進(jìn)行仿真試驗，并利用氣吸裝置開展懸垂液滴去除試驗，試驗結(jié)果顯示，膜厚變化指數(shù)仿真值與預(yù)測值的相對誤差為1.73%，膜厚變化指數(shù)的實際值與預(yù)測值的相對誤差為7.55%，與仿真值的相對誤差為9.12%。結(jié)果表明本研究的耦合模型可用于皮蛋噴淋涂膜仿真試驗。

關(guān)鍵詞 皮蛋； 重疊網(wǎng)格； 噴淋涂膜； 懸垂液滴； 膜厚變化指數(shù)

中圖分類號 S377 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1000-2421（2024）02-0254-10

目前，對皮蛋進(jìn)行涂膜處理逐漸成為皮蛋加工生產(chǎn)中的必要環(huán)節(jié)［1-2］。禽蛋常見的涂膜方式有浸涂法、噴淋法、噴涂法等。不同涂膜方式下液膜形成機(jī)制與成膜效果存在較大差異。王子諦［3］對涂膜方法進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)采用噴淋涂膜速度最快。楊禎［4］以石蠟為涂膜劑，對比不同涂膜方式下皮蛋蠟?zāi)さ馁|(zhì)量，發(fā)現(xiàn)采用噴淋法在皮蛋表面形成的蠟?zāi)ぷ顬楣饣?。楊森?］在設(shè)計鵪鶉蛋封蠟機(jī)時，發(fā)現(xiàn)利用噴涂法對鵪鶉蛋封蠟時噴出的霧狀石蠟極易凝固，導(dǎo)致封蠟失敗，最終選擇噴淋法完成對鵪鶉蛋的封蠟。皮蛋噴淋涂膜過程是液膜鋪展過程，液膜鋪展后會在皮蛋底部形成懸垂液滴影響了液膜的均勻性。

國內(nèi)外學(xué)者對液膜流動進(jìn)行了大量研究。林慶國［6］通過射流撞壁試驗，分析了射流孔徑、射流速度、射流傾角以及壁面曲率等因素對液膜形態(tài)的影響，認(rèn)為射流傾角是影響液膜形態(tài)的關(guān)鍵因素。Kibar［7］開展傾斜射流撞擊豎直的超疏水壁面的試驗，發(fā)現(xiàn)液膜鋪展面積隨著接觸角的增大而減小，并分析了壁面接觸角、射流傾角、射流韋伯?dāng)?shù)對射流撞壁反彈的影響。Good 等［8］則以水為冷卻劑，對射流撞壁后的液膜分布進(jìn)行試驗研究，并分析了不同傾角下液膜最大寬度與射流速度之間的關(guān)系。Fard 等［9］通過三維數(shù)值對射流撞擊濺板后液膜形成及破碎的過程進(jìn)行了仿真，并結(jié)合試驗驗證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。Cooke 等［10］利用數(shù)值對降膜流動過程進(jìn)行了仿真研究，并且在數(shù)值仿真過程中應(yīng)用了網(wǎng)格自適應(yīng)加密技術(shù)，從而提高了計算精度和計算效率。目前有關(guān)懸垂液滴的研究較少，主要集中在纖維絲上懸垂液滴形態(tài)的研究，Mchale 等［11］基于 Young-Laplace 方程推導(dǎo)了忽略重力影響下纖維絲懸垂液滴輪廓表面的數(shù)學(xué)表達(dá)式；李健等［12］提出了一種基于液滴輪廓割線的纖維接觸角測量方案，測量誤差控制在±2.5°以內(nèi)。雖然關(guān)于液膜的研究眾多，但是研究主要集中在靜止壁面上，鮮見有關(guān)皮蛋噴淋過程中懸垂液滴的研究。

針對目前皮蛋噴淋涂膜理論研究不足的問題，本研究開展皮蛋噴淋涂膜系統(tǒng)仿真研究，利用重疊網(wǎng)格與VOF 模型建立耦合模型對皮蛋噴淋涂膜模型進(jìn)行數(shù)值計算，對皮蛋噴淋過程中皮蛋液膜鋪展過程與噴淋涂膜后期懸垂液滴去除過程進(jìn)行分析，并結(jié)合Box-Behnken 試驗篩選出氣吸式懸垂液滴去除過程中的最優(yōu)參數(shù)，利用搭建的懸垂液滴去除裝置對篩選出的參數(shù)進(jìn)行驗證，旨在為皮蛋噴淋涂膜工藝提供技術(shù)支撐。