液滴撞击湿润壁面：基于驻点流的皇冠铺展建模解析解
流体动力学
2020-07-20 v1
摘要
本文提出一种解析解，用于预测单液滴撞击湿润壁面所产生的皇冠传播。该方法实现了从惯性驱动到黏性控制的皇冠传播机制的平滑过渡。建模策略基于驻点流，因其与薄片中的流体动力学流动极为相似，并具有两大主要优势。首先，它可简单估算由撞击液滴向壁膜的冲量传递所引起的壁膜减薄率。其次，得益于解的自相似性，它能够直接估算膜沿壁面铺展过程中的动量损失。将此估算纳入现有无黏模型后，在整个皇冠抬升阶段与实验高度吻合。总体而言，分析表明黏性效应导致的动量损失在皇冠传播的相当部分过程中不可忽略，尤其对薄壁膜而言。所提方法为预测皇冠底部破碎（CBB）的起始铺平了道路。此时，皇冠薄片因其基部直接崩解，源于孔的自发产生在破碎前于薄片中形成类网状结构。我们的理论分析表明，皇冠薄片的这种过早破碎与局部不稳定性效应相关，由惯性力与表面张力之间的失衡引起。
引用
@article{arxiv.2007.08889,
title = {Drop impact on wetted walls: An analytical solution for modelling the crown spreading based on stagnation-point flow},
author = {G. Lamanna and A. Geppert and R. Bernard and I. Hörner and B. Weigand},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.08889},
year = {2020}
}
备注
20 pages, 22 figures, submitted to Physical Review Fluids