弹性液滴与细圆柱碰撞
流体动力学
2021-06-10 v1
摘要
研究了水和弹性液体液滴与细圆柱（细丝）的碰撞。液滴飞行轨迹与圆柱轴相互垂直。关注点在于水滴与弹性流体液滴碰撞之间的差异。实验中，液滴直径为 3 mm，水平不锈钢圆柱直径为 0.4 和 0.8 mm。液滴由液体缓慢泵过外径 0.8 mm 的垂直不锈钢毛细管形成，液滴在重力作用下周期性脱离。碰撞前液滴速度由毛细管切口与目标（圆柱）间距决定；实验中该距离约为 5、10 和 20 mm。撞击前液滴速度估计在 0.2-0.5 m/s 范围。碰撞过程通过帧率 240 和 960 Hz 的高速视频记录方法监测。测试液体为水及分子量 1100 万、浓度 100 和 1000 ppm 的聚丙烯酰胺水溶液（PAM-100 与 PAM-1k）。实验表明，依液滴撞击高度与聚合物浓度不同，液滴与细圆柱碰撞可能出现不同情形：液滴从障碍物短时回弹；液滴绕圆柱障碍物流动并保持液滴连续性；液滴破碎为两个次级液滴，其一可继续飞行另一被圆柱捕获，或两个次级液滴均继续飞行；液滴也可被圆柱捕获，直至后续液滴撞击迫使累积液滴脱离圆柱。数值模拟令人满意地复现了实验观测现象。
引用
@article{arxiv.2106.05033,
title = {Collision of elastic drop with thin cylinder},
author = {Alla O. Rudenko and Alexey I. Fedyushkin and Aleksey N. Rozhkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.05033},
year = {2021}
}