托里拆利帘：重力作用下水平层流射流的形态
流体动力学
2021-07-07 v1 地球物理
摘要
黏性流体从长的水平圆管流出时会发展出一种复杂结构，包括上方的主射流与下方较小的次射流，二者由一层薄流体帘相连。我们在此给出关于这一“托里拆利帘”现象的实验、理论与数值相结合的研究，聚焦于控制其形态的因素。我们提出了一个帘的理论模型，其中粒子轨迹由两种运动的合成给出：对应于轴对称黏性射流演化轴向速度分布的水平分量，以及由重力作用下自由落体导致的垂直分量。该模型较好地预测了主射流的轨迹，但对次射流的预测稍差。我们推测剩余的偏差可由次射流的表面张力驱动（Taylor-Culick）回缩来解释。最后，直接数值模拟揭示了主射流垂直截面中的再循环“迪安（Dean）”涡，将托里拆利帘明确地置于弯曲管道流动的背景之中。
引用
@article{arxiv.2106.02296,
title = {Torricelli's Curtain: Morphology of Horizontal Laminar Jets Under Gravity},
author = {O. Tramis and E. Merlin-Anglade and G. Paternoster and M. Rabaud and N. M. Ribe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.02296},
year = {2021}
}
备注
33 pages, 15 figures. To be published in Physics of Fluids