液滴撞击流体浴的惯性-毛细反弹
流体动力学
2023-03-22 v2
摘要
本文通过实验与理论研究了撞击深流体浴的液滴反弹。利用压电按需滴落发生器产生毫米级液滴并垂直撞击同种流体浴。将液滴轨迹及其他反弹指标的测量结果与线性准势模型的预测以及非定常纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程的完全解析直接数值模拟（DNS）直接比较。两模型均解析了随时间变化的浴与液滴形状以及液滴轨迹。在准势模型中，液滴与浴形状通过正交函数分解，导出两组耦合阻尼线性谐振子方程，并采用隐式数值方法求解。液滴的欠阻尼动力学通过单点运动学匹配条件与浴的响应直接耦合，我们证明该条件在感兴趣的参数区间内是一种有效且高效的模型。从重力与黏性效应均可忽略的惯性-毛细极限出发，重力或黏度的增大会导致恢复系数下降与接触时间增加。惯性-毛细极限定义了液滴-浴撞击可能恢复系数的上界，其仅依赖于韦伯数（Weber number）。该准势模型能够解释 Jayaratne 与 Mason（1964）首次给出的恢复系数历史实验测量。
引用
@article{arxiv.2209.13276,
title = {Inertio-capillary rebound of a droplet impacting a fluid bath},
author = {Luke F. L. Alventosa and Radu Cimpeanu and Daniel M. Harris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.13276},
year = {2023}
}
备注
33 pages, 13 figures