波纹管内液柱与环层流体的稳定性及破裂行为
流体动力学
2020-07-08 v1
摘要
我们通过长波近似研究了被另一黏性流体层包围的轴对称液柱的稳定性与破裂行为。两种流体互不相溶且限制于同心放置的圆柱管内。模型中考虑了管壁波纹的影响，从而可以考察壁面形状与液柱界面动力学之间的相互作用。由于方程中存在非常数系数，我们借助Floquet理论研究线性化系统，并通过Fourier-Floquet-Hill方法数值计算谱。所得特征在薄环极限下基于润滑模型获得的结果定性一致：在无管壁波纹时因毛细作用而稳定的短波扰动，可激发某些不稳定的长波。这些线性理论结果也通过演化方程的直接数值模拟得到证实。同时，发现了主导模态从无障碍管到含壁面形状管的转变。最后，在获得中心液柱掐断的非线性区域中展示了液滴形成。当管壁接近液柱界面时，环膜排液区也随掐断缓慢出现。此外，我们的结果表明，根据平均环层厚度和管半径变化，存在抑制掐断的可能性。
引用
@article{arxiv.2007.03145,
title = {Stability and breakup of liquid threads and annular layers in a corrugated tube},
author = {Qiming Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.03145},
year = {2020}
}
备注
26 pages, 12 figures