激波诱导的液态金属液滴雾化
流体动力学
2023-05-08 v1
摘要
本研究使用 Galinstan 作为测试流体，研究高韦伯数 regime（We ~ 400 - 8000）下液态金属液滴的激波诱导气动破碎。针对三种测试环境考察了雾化动力学：氧化性（Galinstan-空气）、惰性（Galinstan-氮气）和常规流体（去离子水-空气）。由于液态金属易于氧化的特性，其在工业规模系统中的雾化通常在惰性气氛条件下进行。然而，此前尚无研究考虑液态金属在惰性条件下的气体诱导二次雾化。由于与熔融金属相关的实验挑战，实验室尺度模型通常针对去离子水、液体燃料等常规流体进行测试。从常规流体获得的结果向液态金属雾化的转化很少被探索。此处提供了常规流体与液态金属在氧化性和惰性条件下雾化动力学的直接多尺度时空比较。在所研究的韦伯数值范围内，液态金属液滴通过剪切诱导夹带（SIE）模式发生破碎。基于液滴变形与 KH 波形成的相对主导性解释了主导机制。该研究提供了三种测试案例的定量与定性相似性，并解释了氧化性测试案例（Galinstan-空气）中破碎二次液滴形貌的差异源于破碎韧带的快速氧化。提出了一种用于预测二次液滴形貌的现象学框架。Galinstan 空气测试案例中片状二次液滴的形成基于液态金属的氧化速率以及雾化韧带表面形成的氧化层性质。
引用
@article{arxiv.2305.03525,
title = {Shock induced atomisation of a liquid metal droplet},
author = {Shubham Sharma and Navin Kumar Chandra and Aloke Kumar and Saptarshi Basu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.03525},
year = {2023}
}