滴落-喷溅转变中瞬态动力学的作用

滴落动力学已研究了百年之久，是物理学中典型的混沌系统之一。随着入口流量的增加，自来水滴落形成的周期性滴珠在滴珠大小和滴珠在断裂时液柱长度方面变得混沌。进一步增加流量后，滴落模式转为喷溅模式，其中液柱长度远大于滴落模式中观察到的长度。一般情况下，滴落水龙头被视为在固定控制参数下的长期系统行为。在稳态条件下，滴落和喷溅模式中观察到不同的非线性行为，如周期性和混沌性滴珠形成。已知滴落水龙头在喷溅模式之前显示出混沌滴落模式。在一个临界入口速度$U_{m-d_j}$时，我们注意到滴落向喷溅的转变发生在多个滴珠形成滴落模式之后。该转变行为可由液态喷溅长度$L$和滴珠大小$D_p$的时间演化来刻画。细喷管方程的解表明，滴落-喷溅转变区域是流体性质函数。进一步我们表明，入口速度的扰动会显著修改滴落向喷溅模式转变的瞬态行为。