模拟开启香槟瓶
流体动力学
2023-12-20 v1
摘要
对开启香槟瓶引起的轴向对称、无旋气体动力学及相互关联的软木塞运动进行了严格建模和数值研究。Liger-Belair, Cordier & Georges (Science Advances, 5(9), 2019) 的实验研究启发了本项研究。检验分析论证了对最初在瓶内加压的、富含溶解碳酸气的膨胀空气射流进行无粘处理的合理性。通过开源软件“Clawpack”求解所得的 Euler 方程。特定的增强功能允许以应有的精度分辨涌现的超声速气穴（伴随着令人惊讶的复杂激波结构）以及气体与塞子的相互作用。我们的实验努力为软木塞的摩擦行为、本构律和可逆（解）压缩建模提供了支持。最初，气体在瓶颈内膨胀但仍被塞子密封，因此被气体加速但被干滑动摩擦减速。一旦塞子通过瓶口，射流迅速达到局部超声速速度，在此检测到复杂的激波模式。特别关注的是在瓶口和释放的塞子之间一个甚至两个马赫盘的形成和消散。发现这些模拟动力学与最近的实验结果相当吻合。它还提供了对典型爆裂声产生的初步见解。
引用
@article{arxiv.2312.12271,
title = {Simulating the opening of a champagne bottle},
author = {Lukas Wagner and Stefan Braun and Bernhard Scheichl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.12271},
year = {2023}
}
备注
Accepted by "Flow", in press