滴落-喷射转变的相场模拟：低界面张力与体扩散的影响
流体动力学
2023-07-17 v1
摘要
同轴流中的滴落-喷射转变在高界面张力系统中已得到充分的实验研究，其中外流体的毛细数和内流体的韦伯数起控制作用。近期实验表明，在低界面张力系统中，由内流驱动的转变为不再单独由惯性力主导，且由内流引起的黏性阻力在定量上同样重要。在本工作中，我们基于 Cahn-Hilliard-Navier-Stokes 模型进行数值模拟，旨在开展更完整且定量的研究，以理解当界面张力足够低时其影响。Cahn-Hilliard-Navier-Stokes 模型在具有轴对称性的柱坐标域中通过精确高效的谱方法求解，所获得的射流与液滴半径的数值结果证明了我们计算的准确性。系统地给出了大量数值算例，分别展示了由外流和内流驱动的滴落-喷射转变。特别地，对于由内流主导的转变，详细结果揭示了界面张力的量级如何在定量上决定转变点处内流引起的惯性与黏性力的相对重要性。我们的数值结果与实验观测一致。最后，改变体扩散程度以研究其对转变发生条件的定量影响。对于界面运动更可能由体扩散驱动的超低界面张力系统，预期存在此种影响。
引用
@article{arxiv.2307.07139,
title = {Phase-field simulations for dripping-to-jetting transitions: Effects of low interfacial tension and bulk diffusion},
author = {Fukeng Huang and Weizhu Bao and Tiezheng Qian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.07139},
year = {2023}
}
备注
This article may be downloaded for personal use only. Any other use requires prior permission of the author and AIP Publishing. This article appeared in Phys. Fluids 35, 074105 (2023)