sessile 不可压缩气泡上的驻波与射流
流体动力学
2023-09-19 v2
摘要
我们通过数值模拟表明，对 pinned 在刚性壁上的球冠形、不可压缩、sessile 气体气泡施加大幅度形状变形，可产生一股尖锐的、指向壁面的射流。对于充满永久气体的此类气泡，由表面张力驱动的线性化扰动的时间谱最近在势流极限下于 \citet{ding2022oscillations} 中研究过。我们将其重新表述为一个初值问题。通过采用理论获得的本征模扭曲 pinned 球冠的初始形状，作为数值模拟的初始扰动，对线性理论进行了验证。可见线性化预测在小变形幅度下产生驻波时与非线性模拟吻合良好。超出线性 regime，我们观察到凹陷的形成，随后出现细长的、指向壁面的射流，类似于在其他几何中由坍塌波谷观察到的类似射流\cite{farsoiya2017axisymmetric,kayal2022dimples}。该射流的瞬时喷射速度可超过线性理论预测值的近二十倍。通过将射流喷出时刻附近气泡表面形状投影到线性化本征谱中，我们表明射流喷出与能量非线性地扩散到大量本征模相吻合。我们证明与凹陷相关的速度场在使其演化为射流的过程中起关键作用，若无该速度场则射流不形成。我们的推论也补充了 \citet{naude1961mechanism} 和 \citet{plesset1971collapse} 的著名结果，表明壁向射流可由 pinned 气泡的保体积形状变形产生。
引用
@article{arxiv.2304.11731,
title = {Standing waves and jets on a sessile, incompressible bubble},
author = {Yashika Dhote and Anil Kumar and Lohit Kayal and Partha Sarathi Goswami and Ratul Dasgupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.11731},
year = {2023}
}