沸发液滴冲击:蒸汽囊带抑制
流体动力学
2026-01-27 v2
摘要
液滴冲击是一类引发广泛关注的流体力学现象,因其不言而喻的美感、众多应用以及所面临的诸多挑战而备受关注。其中一个关键因素在于围绕液滴的气体垫片的缓冲作用。正是基于此,结合几乎所有相关文献都在空气中进行的观察,引发了一个问题:当液体是沸发液体时(即液体与其自身汽气达到热力学平衡),冲击现象会发生什么?这正是气体液体容器(如液氢)运输过程中的常见情况。为此,我们实验生成处于液滴与其自身汽气热力学平衡状态的液滴,使其在与周围环境发生微小能量交换时即可触发相变。我们采用受限全内反射(TIR)装置进行实验,观察到在沸发液体条件下, Depending on 冲击速度和蒸汽条件,蒸汽囊的囊带可以被完全抑制。我们基于尺度论证建立了简化模型,并进行数值模拟,考虑到蒸汽层的可压缩性和可凝结性,结果与实验发现高度吻合。我们的结果对于冲击过程中所受压力具有重要意义,在工业规模上有助于更好地理解液体容器内润滑波冲击所经历的载荷。
引用
@article{arxiv.2508.17019,
title = {Impact of boiling liquid droplets: Vapor entrapment suppression},
author = {Bernardo Palacios-Muñiz and Edgar Ortega-Roano and Yee Li and Fan and Nayoung Kim and Devaraj van der Meer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.17019},
year = {2026}
}
备注
Main text: 16 pages, 5 figure. Supporting information: 16 pages, 3 figures