盘对沸腾液的冲击：被囊蒸汽空洞的动力学

当平盘冲击沸腾液（即与其蒸汽热力学平衡的液体）时，在盘下会 trapped 一个薄蒸汽层。由于蒸汽在冲击过程中受压变化而发生相变，被囊蒸汽空洞的动力学不同于不可 condensable 的空气空洞。本文通过实验研究被囊蒸汽空洞的动力学，具体包括其时间演化及其对不同平衡环境温度和冲击速度下水动力负荷的影响。我们发现，在高环境温度且小冲击速度下，蒸汽空洞的收缩较慢，沿盘边发生，且由动压 $\rho_{\text{L}}U_0^2$ 驱动。相比，在较低环境温度且大冲击速度下，在短暂的初始阶段后，蒸汽空洞会因凝结而迅速坍缩。通过加热盘进行实验确认了这一点，发现蒸汽空洞的坍缩会减慢，这归因于三相接触线区域附近液体的蒸发，抑制了凝结过程并减小了对盘的冲击压力。蒸汽空洞的剧烈坍缩可能赋予额外的瞬时动量，但总体压力和力脉冲仍与液体添加质量密切相关。最后，我们发现，在盘的高倾斜角下，三相接触线在盘表面的移动可能阻碍对蒸汽空洞的正确 entrapment 和压缩，导致中心冲击压力降低，因为中央盘区域的快速凝结未能发生。