惯性对移动接触线流动动力学的影响

本研究通过实验、理论分析和数值仿真探讨惯性在移动接触线中的作用。实验采用板浸入配置，覆盖从 $O(10^{-3})$ 到 $O(10)$ 的广泝雷诺数范围。获得流动配置和定量测量结果，利用高速成像和粒子图像视觉化方法。将从实验速度场重构的流函数等值线与粘性调制楔形解（粘性-MWS）以及惯性-MWS理论进行比较。实验观察显示，在低雷诺数时，流函数等值线与粘性预测良好一致；但随着雷诺数的增加，出现系统性偏差。惯性-MWS理论（即惯性Huh和Scriven框架的扩展）能解释这些偏差，但仅限于较窄的雷诺数范围 $10^{-1} < Re < 1$。在更高雷诺数时，惯性理论未能准确捕捉实验观察到的流函数等值线偏差。此外，使用体积流体方法进行的仿真支持了我们的发现，显示出与实验观察一致的流函数等值线偏差。我们证明，惯性并不根本改变底层流动配置，而是导致流函数等值线出现系统性偏差。在有限 $Re$ 时，界面速度从粘性区间近乎恒定的值过渡到沿界面单调衰减。这些发现揭示了对移动接触线更为精细模型的必要性。