含气泡液滴撞击过程中的短时力响应
流体动力学
2025-03-11 v2
摘要
气体或蒸汽气泡的存在可能会强烈影响液体团撞击固体时产生的力。在此，我们通过模拟液滴与固体表面之间的短时相互作用，以良好控制的方式数值研究这种效应。该相互作用由碰撞前液滴与固体之间的气层介导，并比较存在和不存在气泡的情况。我们使用边界积分方法模拟下落液滴，使用润滑理论对介导气层进行建模，同时向液滴中添加服从多方状态方程的均匀气体气泡。研究表明，即使在接触之前，液滴内部的气泡也会对施加在基底上的力产生显著影响。这是由于载荷从固体通过气层最终传递到含气泡的液滴中，从而缓冲了冲击。我们模拟了不同的气泡构型，修改了它们的数量、大小、形状和初始位置。结果发现，与远离液滴表面的小气泡相比，较大的气泡以及靠近撞击区域的气泡能更有效地缓冲碰撞。此外，多个小气泡表现出与单个大气泡相似甚至更强的效果。
引用
@article{arxiv.2405.06378,
title = {Short-Time Force Response during the Impact of a Droplet with Gas Bubbles},
author = {Edgar Ortega-Roano and Devaraj van der Meer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.06378},
year = {2025}
}