液体冲击过程中空气夹带的普适机制
流体动力学
2016-04-20 v1
摘要
当毫米级液滴接近深液池时，液滴和液池的界面在液滴接触液池前均会发生变形。合并前的气压积累导致了这种变形。由于该变形，冲击过程中空气可能被夹带在液滴底部。我们使用边界积分法(BIM)对液滴和液池的势流进行数值量化，并结合冲击过程中必须挤出的空气膜的黏性润滑理论。我们将结果与各类实验数据比较，发现对于池面冲击所夹带空气量的预测与实验高度吻合。接下来，数值研究了刚性球对液池的冲击，此情况下夹带的空气同样与现有实验数据一致。在液滴和球冲击液池两种情形下，数值气泡体积 V_b 均符合理论标度 V_b/V_{drop/sphere} ~ St^{-4/3}，其中 St 为斯托克斯数。这与先前研究中液滴冲击固体表面所发现的标度相同。这意味着这些不同冲击情景下空气夹带的普适机制，近期实验工作已暗示其存在，现通过数值结果得到进一步阐明。
引用
@article{arxiv.1502.02869,
title = {Universal mechanism for air entrainment during liquid impact},
author = {Maurice H. W. Hendrix and Wilco Bouwhuis and Devaraj van der Meer and Detlef Lohse and Jacco H. Snoeijer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1502.02869},
year = {2016}
}