许晓阳

(陕西理工大学 数学与计算机科学学院， 陕西 汉中 723000)



双液滴撞击固壁及液膜问题的三维SPH模拟

许晓阳

(陕西理工大学 数学与计算机科学学院， 陕西 汉中 723000)

通过表面力张量的梯度离散合理引入表面张力效应，并以方形液滴的振荡问题为例，验证了表面张力模型的有效性。基于光滑粒子动力学(SPH)方法，对双液滴相继撞击固壁及液膜问题进行了三维数值模拟，并通过与实验结果的比较验证了方法的有效性，分析了液滴间垂直距离对流动过程的影响，精细地捕捉了液滴产生“皇冠”状水花并发生飞溅、不连续液面的流动过程。数值结果表明：SPH方法能够有效而准确地描述三维双液滴撞击固壁及液膜问题的自由面变化特征，SPH方法对处理自由表面大变形问题具有较好的优势。

光滑粒子动力学；三维；双液滴；固壁；液膜

液滴撞击固壁面及液膜问题在工程中有很多应用，例如喷墨打印、燃油雾化和喷涂印刷等。工程应用中往往希望得到规则均匀的薄膜，因此有必要了解多个液滴撞击固壁面及液膜现象的内在物理机制[1]。

针对单液滴撞击固壁面及液膜问题，研究人员已进行了很多的实验和数值模拟研究。Wang等[2]实验研究了单液滴撞击液膜的飞溅过程，分析了液膜厚度、冲击速度对流动过程的影响。Josserand等[3]实验研究了单液滴撞击液膜的早期现象，并指出飞溅现象会发生在雷诺数和韦伯数很大的情况下。Xie等[4]使用移动粒子半隐式方法研究了单液滴撞击液膜的流动过程，结果表明液滴飞溅现象受液膜厚度和冲击速度的影响较大。……