高能液滴撞击深水池的分析
流体动力学
2023-02-07 v1
摘要
本工作致力于分析液滴撞击深水池的过程，重点关注由大雨滴高速撞击引起的高能飞溅 regime 的效应。此类情形具有时间尺度短和机制复杂的特点，因此至今鲜受关注。本文使用 BASILISK 开源求解器执行三维直接数值模拟 (DNS)。八叉树自适应网格细化技术的能力使得捕捉流动的小尺度特征成为可能，同时结合平衡力表面张力计算的流体体积 (VOF) 方法被用于对流液体体积分数并重构界面。数值结果与实验可视化吻合良好：皇冠与空腔的演化、液丝的发射、气泡顶盖的形成以及刺穿空腔底部的向下螺旋射流的生长均得到了正确重现。在观察窗口内，关于边缘位置、空腔尺寸和液滴分布的时间演化也获得了可靠的定量一致性。此外，模拟提供了内部流动各个方面的访问途径（速度、涡量、压力、能量收支），从而能够更好地解释相应的物理现象。本文讨论了气泡环捕获与飞溅行为的早期动力学细节、气泡顶盖的形成/坍塌以及液滴液体的扩散。液滴尺寸的统计显示了时间上的双峰分布，证实了在不同阶段存在不同的液滴产生初级机制。
引用
@article{arxiv.2302.02728,
title = {Analysis of high-energy drop impact onto deep liquid pool},
author = {Hui Wang and Shuo Liu and Annie-Claude Bayeul-Lainé and David Murphy and Joseph Katz and Olivier Coutier-Delgosha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.02728},
year = {2023}
}