基于喷墨打印的墨滴成形过程数值模拟研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

喷墨打印技术作为一种重要的数字化印刷技术，具有非接触、按需喷墨、高分辨率等优点，广泛应用于印刷、纺织、电子、生物医药等领域。

墨滴成形过程是喷墨打印技术的核心环节，直接决定着打印质量的好坏。

墨滴的尺寸、形状、速度以及撞击基板后的铺展形态，都会影响最终的打印精度、色彩还原度以及图像质量。

2. 本选题国内外研究状况综述

喷墨打印墨滴成形过程是一个复杂的流体动力学问题，涉及到流体力学、传热学、表面张力等多个学科的交叉融合。

国内外学者对此进行了大量的研究，取得了一系列重要成果。

#国内研究现状近年来，国内学者在喷墨打印墨滴成形过程的数值模拟方面取得了一定的进展。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题研究的主要内容包括以下几个方面：
1.对喷墨打印技术和墨滴成形机理进行综述，分析影响墨滴成形的关键因素，为后续的数值模拟提供理论基础。

2.研究和选择合适的数值模拟方法，包括流体力学基本方程、自由界面追踪方法、数值求解方法以及边界条件设置等，构建喷墨打印墨滴成形过程的数值模型。

3.对不同参数下墨滴的形态演变进行模拟，分析喷嘴尺寸、墨水粘度、表面张力等因素对墨滴尺寸、速度和卫星墨滴形成的影响规律。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用数值模拟的方法，结合理论分析和实验验证，对基于喷墨打印的墨滴成形过程进行系统研究。

具体步骤如下：
1.文献调研:针对喷墨打印技术、墨滴成形机理、数值模拟方法等方面进行系统的文献调研，了解国内外研究现状，掌握相关理论知识，为后续研究奠定基础。

2.模型建立:选择合适的数值模拟方法，例如基于有限元方法的comsol软件、基于有限体积法的fluent软件等，建立喷墨打印墨滴成形过程的二维或三维模型。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.模型构建方面:将尝试结合多种数值模拟方法，例如将流体体积法(vof)与水平集方法(level-set)相结合，以更准确地追踪墨滴自由界面的演变过程，提高模拟精度。

2.参数研究方面:将针对特定类型的喷墨打印技术，例如压电式喷墨打印或热泡式喷墨打印，深入研究其特有的参数，例如压电陶瓷的驱动电压波形或加热器的温度变化曲线，对墨滴成形过程的影响，并尝试建立相应的预测模型。

3.多物理场耦合:将尝试考虑墨滴成形过程中多个物理场的耦合作用，例如流场、温度场、电场等，以更全面地反映墨滴成形的真实物理过程，提高模拟结果的可靠性。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 李欣,李艳,周云飞,等. 基于改进vof方法的喷墨打印墨滴撞击过程数值模拟[j]. 包装工程,2023,44(13):181-188.

[2] 王福军. 计算流体动力学分析:cfd软件原理与应用[m]. 北京:清华大学出版社,2021.

[3] 刘儒勋,王志峰. 数值模拟方法和运动界面捕捉[j]. 北京理工大学学报,2020,40(06):577-586,594.