由随机波纹细丝集合生成的液滴统计特性

由液体细丝的毛细驱动破碎所产生的液滴尺寸在若干重要自然现象中起着基础性作用，从海气界面的传热传质到病原体传播均涵盖其中。控制细丝失稳的方程固有的非线性，导致由于无数初始条件中的微小涨落，所得液滴尺寸存在显著差异。先前的实验与模拟揭示了多种多样的液滴尺寸分布，对应于相互竞争的基本物理解释。在此，我们对单个细丝进行数值模拟，其确定性破碎由随机初始表面波纹触发。模拟被分组为一个大型集合，每组对应一个随机初始构型。所得概率分布揭示了三个稳定液滴尺寸，经由两个不同破碎阶段的序列生成。测试了四种不同分布：基于体积的泊松分布、高斯分布、伽马分布和对数正态分布。依据时间、液滴尺寸范围与成功判据，每种分布均有成功与失败之处。然而，当同时拟合主峰与分布尾部且生成液滴数最多时，对数正态分布大致描述数据；而在拟合尾部时，伽马分布与对数正态分布表现相当。该研究展示了一个精确可控且可复现的框架，可用于探究复杂流体破碎场景中液滴尺寸多分散性背后的机制。