变形 Hinze 尺度气泡及其周围湍流的同步测量
流体动力学
2021-02-03 v1
摘要
我们通过实验研究湍流中 Hinze 尺度气泡的破碎机制与概率。Hinze 尺度是基于临界平均韦伯数定义的临界气泡尺寸,越过该尺度,气泡破碎概率曾被认为会从由湍流应力主导突变为被表面张力完全抑制。本工作中,为量化尺寸接近 Hinze 尺度的气泡破碎概率并检验不同破碎机制,我们对气泡及其周围示踪粒子进行了同步追踪。实验结果表明,两个韦伯数——一个由两相间滑移速度计算,另一个由局部速度梯度获得——被区分开来,并与可回溯至湍流特征的模型相拟合。此外,我们通过拓展由势流理论得到的关系,给出了将气泡变形与这两个韦伯数关联的经验模型。所提出的气泡纵横比与韦伯数之间的关系,在一系列气泡尺寸上似乎都一致地良好适用。进而,利用线性受迫振子模型将气泡纵横比与两个韦伯数的时间轨迹联系起来。最后,获得这两个韦伯数的分布,为提取尺寸接近 Hinze 尺度气泡的破碎概率提供了独特途径。
引用
@article{arxiv.2101.07349,
title = {Simultaneous measurements of deforming Hinze-scale bubbles with surrounding turbulence},
author = {Ashik Ullah Mohammad Masuk and Ashwanth K. R. Salibindla and Rui Ni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.07349},
year = {2021}
}