基于三元保守相场格子 Boltzmann 方法的液体池中上升气泡与静止液滴相互作用
流体动力学
2023-03-08 v1
摘要
当浸没于液体池中的静止气泡与静止液滴相互接触时,它们形成气泡-液滴聚集体。其平衡形态与稳定性很大程度上取决于不同组分表面张力的组合,即铺展因子。本研究中,我们考察上升气泡与静止液滴之间的相互作用,以更好理解气泡-液滴聚集体的合并与上升动力学以及形态变化。我们对不同气泡尺寸与铺展因子下的相互作用过程进行了系统研究。当前模拟框架由用于界面追踪的三元保守相场格子 Boltzmann 方法(LBM)与用于流体力学的速度-压力 LBM 组成,并针对液体透镜及静态液滴周围寄生流等基准案例结合若干常用表面张力公式进行了验证。我们进一步用 LBM 测试了初始接触、具不同铺展因子的两液滴的形态变化,并在相图中描绘最终形态。分离、部分包裹与完全包裹形态可通过系统改变铺展因子的符号来复现。上升气泡与静止液滴相互作用基于静止条件下获得的最终形态、通过对上升气泡施加虚构浮力进行模拟。结果表明,具双重乳液形态的气泡-液滴聚集体可最小化其畸变,并比部分包裹形态聚集体获得更大的终端速度。
引用
@article{arxiv.2209.04050,
title = {Interaction between a Rising Bubble and a Stationary Droplet Immersed in a Liquid Pool using Ternary Conservative Phase-Field Lattice Boltzmann Method},
author = {Chunheng Zhao and Taehun Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04050},
year = {2023}
}