瞬态反气泡：基于直接数值模拟的时空演化
流体动力学
2021-04-01 v1 软凝聚态物质
摘要
反气泡由高密度流体内部包裹一层低密度流体壳组成，具有若干有前景的应用。我们通过大量二维与三维（2D 和 3D）直接数值模拟（DNSs）表明，反气泡的时空演化可由二元流体的 Cahn-Hilliard-Navier-Stokes（CHNS）耦合方程自然描述。我们的 DNSs 通过 Cahn-Hilliard 标量序参量场 φ 的时间演化优雅地捕捉到反气泡在重力作用下的变薄与破裂，φ 在界面处连续变化，因此无需在移动的反气泡界面上施加复杂的边界条件。为确保结果稳健，我们以锐界面流体体积法（VoF）DNSs 补充 CHNS 模拟。我们追踪反气泡厚度并计算其寿命对若干参数的依赖关系；表明 DNS 结果与各类实验结果一致；特别地，破裂后反气泡臂回缩的速度按 σ^{1/2} 标度，其中 σ 为表面张力。
引用
@article{arxiv.2103.16780,
title = {Ephemeral Antibubbles: Spatiotemporal Evolution from Direct Numerical Simulations},
author = {Nairita Pal and Rashmi Ramadugu and Prasad Perlekar and Rahul Pandit},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.16780},
year = {2021}
}
备注
Ancillary folder contains movies and supplementary material -->