剪切流中液丝不稳定性与破碎的数值分析

本研究中，我们对剪切流中液丝的不稳定性进行数值分析，并考察气液剪切对液丝界面增长率、破碎时间以及破碎所形成液滴直径的影响。液丝在气流剪切作用下沿流动方向被拉伸。此外，随着剪切流影响的增大，液丝变形为液膜，且液膜中心形成穿孔。液膜因穿孔生长而破碎，并在表面张力作用下收缩，形成两根直径小于原液丝的液丝。气流剪切使原液丝伸长，且其横截面变为椭圆形，从而增大不稳定性。结果，液丝增长率超出理论值，并随初始扰动波数的增大而增大。因此，剪切流中形成液滴的直径因支配液丝破碎的波数增大而减小，且由于增长率增大，液丝破碎时间缩短。随着剪切流速度差增大，液丝的缩颈更早形成，且卫星液滴直径增大。随着卫星液滴直径增大而主液滴直径减小，液滴直径分散度降低，使直径趋于均匀。