均匀流中液滴初始顺流旋转的影响

一个球形液滴被赋予初始顺流方向旋转，并被均匀自由来流瞬间加速。利用带有动网格界面追踪格式的有限体积交错网格方法，获得了液滴变形与动力学的数值结果。该液滴的流体动力学视频展示于 2010 年的流体运动画廊。通过初始使液滴在顺流方向旋转，液滴的变形随无量纲旋转率 $\Omega^*$ 的不同而不同。液滴形状的族类按 $\Omega^*$ 递增依次为双凸型、凸凹型和双凹型。双凸型和凸凹型族类是由组合涡环（界面的背风侧）压缩所致。双凹型族类的形成则是由于液滴边缘巨大的表面张力抑制了该处的进一步变形。在特殊情况下，双凹型族类会从液滴释放出组合涡环。观察到释放涡环时的 $Re$ 比在绕流固体球中观察到的类似机制低一个数量级。涡环的释放引发了一系列事件并导致 $C_D$ 降低。