APS DFD 2011 视频投稿 V045

展示了在雷诺数 $Re=17-40$ 和低毛细管数下，倾斜旋转圆柱形容器（半径 $a = 3.5$ cm）中的非均匀流体混合现象。通过改变旋转速率和倾斜角度，观察分散在大豆油（体积占比 95%）中的水和表面活性剂溶液（质量占比 1% 的油酸钠）的混合速率。一束平面激光沿容器轴线向下照射，以突显流体体积的横截面区域；当水滴开始破碎至光束量级或更小的尺寸时，更多的光发生折射，混合物被照亮。最初，水破碎成 exhibiting 近似刚体旋转的大液滴，围绕容器底部旋转。当总体积低于容器的临界体积 $V_{crit} = a^3 \tan$ 时，水的涡旋输运发生得更快，将水破碎成不断变小的液滴，这一过程类似于周期性剪切。当流体体积高于临界值时，水会破碎并围绕容器底部旋转，但涡旋诱导的混合要迟缓得多，甚至可能不发生。值得注意的是，相对于水平面较浅的角度能产生更快的混合，同时在给定容器尺寸下，允许在亚临界体积下混合更大体积的流体。