易翔宇,朱雨建,杨基明

(1.中国科学技术大学近代力学系，安徽 合肥 230027；2.中国航天空气动力技术研究院，北京 100074)

在激波诱导的高速气流中，液滴会在气流气动力作用下发生变形和破碎；这是高速两相流研究中的一个典型问题。同时液滴的气动破碎广泛存在于各类工程实践中，如发动机液态燃料喷射雾化中的二次破碎[1-2]和飞行器表面的雨滴侵蚀防护等。因此，对这一现象的研究具有重要学术价值和工程意义。

高韦伯数条件下，液滴迅速变形并被液雾笼罩，破碎初期未被液雾遮挡的液滴变形图像是研究液滴破碎机理的重要依据。另一方面，液滴变形初期的形态直接决定了完成破碎时液滴的拓扑结构，对破碎效率有着不可忽视的影响。在SIE机制下的液滴破碎实验中，液滴整体形状的演化过程并不单一，而是呈现出多种不同的模态。一般认为，在完全破碎前，液滴主要呈现出一种扁平的椭球形或碟形[8-9]；Wierzba等[10]以激光干涉法捕捉液滴变形流场则揭示出更复杂的液滴变形形态：在液滴的背风面出现一个环形的脊状突起，并在其顶端有液雾生成。在此后的相关研究中，类似的背风面突起形态被多次观测和描述，而随实验条件的不同，这些突起形态也有所差异[5]。到目前为止，对液滴破碎初期变形的研究多集中于低韦伯数条件[11]或高韦伯数条件下液滴表面的不稳定性现象[7,12]，对于高韦伯数条件下液滴初期变形不同模态出现的原因以及揭示液滴初期变形对液滴破碎效率影响的研究工作相对较少。……