薄膜上滴落冲击处的涡旋环形成与混合
流体动力学
2025-12-30 v1
摘要
当滴液冲击液体薄膜时,会形成涡旋环并主导动量和物种输运。我们实验性地研究了涡旋环的形成、传播和不稳定性,特别关注涡旋环与壁面的相互作用。采用粒子图像测速和激光诱导荧光技术研究了雷诺数 Re、韦伯数 We 和无量纲薄膜厚度 \delta 在 Re \leq 3900、We \leq 61 和 0.09 \leq \delta \leq 1.35 范围内的影响。随着薄膜厚度减小,观察到从单个轴对称涡旋环向 Azimuthally 不稳定的多涡旋结构的转变。在 Re-\delta 空间中构建了制度图,显示出薄薄的薄膜在较低 Re 下发生涡旋环不稳定,而在厚薄膜中至于本文研究的最高 Re 仍未检测到不稳定。极化波数随 Re 增加而增加,随 \delta 减小而减小。薄薄的薄膜表现出由于壁面相互作用导致主要涡旋环循环速率更快的衰减,并伴随在较低 Re 下形成次级涡旋环。提出了一个经验模型,用于预测总涡旋环循环的时序演化,该模型同时考虑了生成和衰减。
引用
@article{arxiv.2512.22735,
title = {On the vortex ring formation and mixing in thin films upon droplet impact},
author = {Hatim Ennayar and Juan Camilo Dueñas Torres and Philipp Brockmann and Hyoungsoo Kim and Jeanette Hussong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.22735},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 16 figures