湍流剪切流气动驱动液膜破裂

本文采用流体体积法研究了气相共流湍流剪切流导致的液膜破裂。为模拟这一多相问题，我们采用一种简化的数值设置：液膜被来自湍流槽道模拟的两个完全发展边界层“夹”在中间。液膜发生变形并最终在共流形成的剪切区内破裂。该高效设置允许对物理参数进行系统性改变，以评估其在完全发展剪切湍流下气动驱动液膜变形与破裂中的作用。本工作如先前其他作者所提示，对变形液膜上发展的压力场及相关气动效应进行了详细研究，特别是无粘升力与阻力的作用。引入累积升力以捕捉液膜上交替出现的压力极小与极大值的效应，其放大并最终使液膜破裂。由升力诱导阻力导出的速度尺度反映了液膜上湍流边界层的状态，并较好地统一了不同液膜厚度与 Reynolds 数下该累积升力的时间发展以及液膜变形幅度。