可压缩横流中液柱的二次雾化

液滴的二次雾化是许多工业和工程应用中常见的物理现象。与更常被研究的低马赫数情况相比，高速可压缩流中的雾化则了解较少。理解二次雾化机制的关键在于考察不同物理条件下的破碎特性和液滴轨迹。在本研究中，模拟了平面激波冲击圆柱形水柱（$\rho_l=1000 \rm~kg/m^3$）的过程，韦伯数范围跨越三个数量级（$\sim 10^0-10^3$）。模拟了四种不同的入射激波速度（$M_s=1.47, 2, 2.5, 3$），它们在柱体周围诱导出亚声速、跨声速和超声速横流。流场采用带有毛细力的可压缩多组分纳维-斯托克斯求解器进行求解。流体不混溶性通过界面锐化方案保持。总体而言，在所研究的物理条件范围内捕捉到了多种复杂的界面动力学。此外，虽然使用未变形直径时液柱的非定常阻力系数显示出对韦伯数的依赖性，但使用变形直径的计算显著降低了这种依赖性，特别是对于超声速情况，这对雾化模拟中的亚网格液滴建模具有启示意义。初步的低分辨率三维液滴破碎模拟与实验数据显示出合理的一致性，表明了该数值方法在未来研究中的潜力。