偏心碰撞反弹液滴的黏性耗散、螺旋度与涡量拟能
流体动力学
2018-11-19 v1
摘要
采用带有两个标记函数的流体体积法（VOF）对等大双液滴的偏心碰撞进行了数值研究，并通过与已有实验结果对比进行了验证。基于能量收支分析，发现了动能恢复系数随碰撞参数呈非单调变化。这可解释为：与较小或较大碰撞参数相比，中等碰撞参数下反弹液滴的纠缠时间延长且由内部流动诱导的黏性耗散增强。该非单调性的普适性得到了数值验证，并由此提出了一个近似拟合公式，将不同韦伯数与奥内佐格数下的动能耗散因子与碰撞参数关联起来。从涡动力学视角，对液滴内部流动的螺旋度分析揭示了偏心碰撞中“环状”涡与“线状”剪切层之间的强三维相互作用。此外，我们从理论上证明并数值验证了：对由静止边界约束的单相流系统成立的总涡量拟能与总黏性耗散等价关系，对含气液界面的两相流系统一般不再满足。这归因于非平衡黏性应力所做的功，其源于界面流动以及与振荡界面运动相关的涡量。
引用
@article{arxiv.1811.06686,
title = {Viscous Dissipation, Helicity and Enstrophy of Bouncing Droplets undergoing Off-center Collision},
author = {Chengming He and Xi Xia and Peng Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.06686},
year = {2018}
}
备注
41 Pages, 12 figures