气流中带电粘弹性射流的鞭动不稳定性
流体动力学
2024-09-17 v1 动力系统
计算物理
摘要
带电粘弹性射流表现出不同的动力学行为，如圆锥形成、破碎成液滴、鞭动和卷曲，具体取决于所考虑的参数体系。对于静电纺丝具有根本重要性的鞭动不稳定性，先前的论文已通过稳定性分析进行了探讨。在本文中，我们提出了一种替代的模型框架，其中不稳定性可以直接计算为渐近 Cosserat 杆描述的稳态解。为此，我们采用了 Ribe (Proc. Roy. Soc. Lond. A, 2004) 提出的方法，该方法相对于一个随先验未知的鞭动频率旋转的参考系来描述射流动力学，而该频率本身成为解的一部分。该杆模型考虑了拉伸、弯曲和扭转，并计入了惯性、粘度、表面张力、电场和空气阻力。对于由此产生的常微分方程参数边值问题，我们提出了一种延拓 - 配点法。在五阶隐式 Runge-Kutta 格式的基础上，我们开发的延拓过程使得在高维参数空间中进行高效且鲁棒的模拟和导航成为可能。尽管所使用的电力模型很简单，但数值结果令人信服，定性地很好地表征了鞭动效应。
引用
@article{arxiv.1702.04347,
title = {Whipping of electrified visco-capillary jets in airflows},
author = {Walter Arne and Nicole Marheineke and Miguel Perez-Saborid and Javier Rivero-Rodriguez and Raimund Wegener and Manuel Wieland},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.04347},
year = {2024}
}