含轴向流动的液体液体两相 Taylor-Couette 流的流动过渡
流体动力学
2025-09-01 v1
摘要
液体液体两相 Taylor-Couette 流在多相流系统中具有根本性和实际意义。本研究考察了在内缘旋转 cylinder 逐渐增加的条件下，含恒定轴向流动的该系统的流动过渡。为阐明连续相黏度对流动过渡的影响，采用不同浓度的甘油水溶液作为连续相，而以大豆油作为分散相。可视化实验揭示了流动经历一系列级联过渡：分层流、扰动分层流、暂态滴流（仅在有限情况下观察到）、不稳定带状流和稳定带状流。基于两个无量纲参数（努塞尔数 Re 和韦伯数 We）构建了流动图。从扰动分层流到不稳定带状流（TR I）以及从不稳定带状流到稳定带状流（TR II）的过渡大约表示为幂律形式 We ~ Re^A，其中 A 为拟合指数。对于 TR I，A 对连续相黏度无明确依赖，表明惯性、黏度和界面张力的共同作用。在相反地，TR II 中的 A 随黏度增加而减小，在高浓度甘油时几乎为零。此外，为阐明稳定带状流形成机制，评估了滴的惯性，使用斯特朗数（St）表明稳定带状结构源于滴惯性的丧失，这与在更高旋转下滴的微细化以及连续相惯性的增加相关。
关键词
引用
@article{arxiv.2508.21362,
title = {Flow transition of liquid-liquid two-phase Taylor-Couette flow with axial flow},
author = {Hayato Masuda and Yuta Kikuchi and Hiroyuki Iyota},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.21362},
year = {2025}
}