初始鲁拉伯摩模对冲击加速度下液滴变形与破裂的影响
流体动力学
2026-01-29 v1
摘要
液滴形状的一种基本表征方式是通过其鲁拉伯摩模式分解，其中每个模式对应于不同的表面能内容。这些模式对自由振动动力学的影响已有大量研究；然而，它们在冲击加速度下的液滴变形、破裂和碎片化中的作用仍鲜为人知。本文系统量化了特定初始轴对称鲁拉伯摩模式如何影响冲击加速度下液滴的变形和破裂。通过基于实验验证的VOF方法进行的多相直接数值仿真，我们通过在有限幅度下以体积守恒方式初始化具有明确定义的(n,0)模式(及其相位)来孤立有限幅度表面振动模式及其相关初始表面能状态的耦合效应。我们表明，破裂不仅由初始施加形状的阻力决定，还由自由模态振动与受强迫气动(或剪切驱动)变形之间的动态耦合所主导：构造性叠加可显著放大变形，而消性叠加可在 otherwise 具有破坏性驱动的情况下稳定液滴。在所研究的所有系统中，结果取决于外部功如何分配到可恢复的振动能量、中心位移和粘性耗能之中，粘性和密度比作为关键中介因子，分别抑制模态相互作用和限制能量获取的时间窗口。
引用
@article{arxiv.2601.20248,
title = {Effect of initial Rayleigh mode on drop deformation and breakup under impulsive acceleration},
author = {Aditya Parik and Sandip Dighe and Tadd Truscott and Som Dutta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.20248},
year = {2026}
}