低雷诺数下互溶液滴在另一种液体中上升或下落时的溶解问题
流体动力学
2023-05-11 v2
摘要
“流体动力学中一个基本且基本上未解决的问题是确定一种互溶液体在另一种互溶液体中上升气泡与下落液滴的演化”[1]。在此，我们填补这一重要的文献空白，提出首个预测低雷诺数下此类液滴速度、体积与组成的理论。对于液滴向外扩散可忽略的情况，我们得到一个普适标度律。对于更一般的扩散进出液滴的情况，完整动力学由一个无参数一阶常微分方程支配，其存在闭式解，且仅依赖于初始条件。我们的分析主要依赖于穿过界面边界层扩散率的“液滴尺度”有效参数。我们针对悬浮于糖浆中的水滴实验数据验证了结果，对应于水与糖浆间质量交换比的特定区间，并由此明确辨识出该理论的液滴尺度参数。[1] Joseph, D.D. and Renardy, Y.Y., 2013. Fundamentals of two-fluid dynamics: part II: lubricated transport, drops and miscible liquids (Vol. 4). Springer Science & Business Media.
引用
@article{arxiv.2211.01242,
title = {The dissolution of a miscible drop rising or falling in another liquid at low Reynolds number},
author = {Jan Martin Nordbotten and Endre Joachim Lerheim Mossige},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.01242},
year = {2023}
}