揭示非球形液滴撞击液面时的冠状指进不稳定性
流体动力学
2026-01-28 v1
摘要
本文对非球形液滴撞击静止液膜的飞溅动力学进行了三维数值研究，涵盖了广泛的纵横比 (Ar) 和 Weber数 (We)。模拟揭示了不同的撞击动力学，例如铺展、1型飞溅、2型飞溅和顶篷形成，这些动力学行为在 Ar-We 参数空间中构建的状态图中得到了划分。结果表明，撞击过程中的液滴形态显著影响冠状结构演化与飞溅起始：扁球形液滴由于边缘减速增强而促进指进生长与破碎，而长球形液滴倾向于形成顶篷。我们观察到，在较高 Weber数下变得更加显著的孔洞不稳定性，源于位于冠状边缘正下方的薄膜最薄区域中的薄片破裂。结合数值模拟得到的冠状结构时间演化，线性稳定性分析通过同时考虑 Rayleigh-Plateau (RP) 和 Rayleigh-Taylor (RT) 不稳定性，充分预测了沿冠状边缘形成的指进数量。理论分析表明，Rayleigh-Plateau 不稳定性在决定早期波动的数量和波长方面起主导作用，而 Rayleigh-Taylor 不稳定性则用于放大扰动的增长率。我们的发现突出了液滴形状在飞溅动力学中的关键作用，这与涉及液滴撞击的各种应用相关。
引用
@article{arxiv.2601.19621,
title = {Unveiling crown-finger instability of a non-spherical drop impacting a liquid surface},
author = {Nagula Venkata Anirudh and Sachidananda Behera and Kirti Chandra Sahu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.19621},
year = {2026}
}
备注
34 pages, 24 figures, Accepted in Journal of Fluid Mechanics