液体混溶性与润湿性对液滴-射流碰撞所产生结构的影响

本文实验研究了液滴流与另一种液体的连续射流之间的碰撞。与以往研究不同，我们的工作聚焦于液体混溶性和润湿性对碰撞结果的影响。因此，使用了具有完全润湿和部分润湿的可混溶与不可混溶液体。我们表明，只要射流表面张力小于液滴表面张力，液滴就能被射流包裹，形成所谓的液滴在射流中（drops-in-jet）结构。不同状态之间的转变在性质上保持相似，由导致射流破碎的毛细破碎和导致液滴（并可能进而射流）破碎的惯性破碎负责。文献中提出的用于建模惯性破碎阈值的无量纲数未能将不同液体获得的结果归一到同一临界值。我们通过详细分析碰撞（考虑液滴与射流的伸展及其动力学）解释了原因。发现液滴破碎发生于回缩阶段，这引导我们提出一个新的无量纲参数，其成功复现了所有用不可混溶液体获得的实验数据。最后我们证明，碰撞结果最剧烈的变化由使用完全润湿射流的液滴产生。在此情况下，无法实现液滴的包裹，构成了基于液滴在射流中结构固化的某些应用的真正限制。