液滴倾斜撞击液膜液冠演化规律
2021-11-09郭平措何小泷
长江科学院院报 2021年11期
郭平措,何小泷,袁 浩
(1.青海省水利厅引黄济宁工程建设管理局,西宁 810001; 2.四川大学 水力学及山区河流开发保护国家重点实验室, 成都 610065; 3.重庆交通大学 重庆西南水运工程科学研究所,重庆 400074)
1 研究进展
液滴撞击液膜现象通常伴随着液滴撞击干燥壁面,壁面液滴聚集形成液膜等现象,这一系列现象广泛存在于工业过程和自然现象中,如泄洪雾化中二次激溅、农药喷洒等,因此液滴撞击液膜过程中动力学机理的研究十分重要。
前人研究表明[1-3],液滴撞击液膜时液冠的演化过程被诸多参数所影响,包括气液密度比、气液运动黏滞系数比、液膜厚度、撞击速度、液相理化性质等。当前大部分研究主要通过实验和数值模拟研究液滴垂直撞击液膜时液冠的演化规律。Zhang[4]通过系统研究总结出液滴撞击液膜时根据液冠的不同演化方式可以将碰撞过程归纳为融合、反弹、局部反弹、液冠、飞溅5种形态。Yarin等[5]通过实验和边界积分法研究了单个液滴撞击液膜时液冠演化的规律。他指出液膜中的速度不连续性是液冠形成的主要原因,且液冠无量纲半径与无量纲时间平方根之间存在线性关系。Gao等[6]通过大量实验研究并结合理论分析给出了液滴撞击静止和移动液膜时液冠半径演化的半经验公式。实验研究可以通过高速摄像机准确捕捉液冠的演化过程,但无法给出液冠演化过程中诸如流速场等内部机理的演化过程。
与实验研究相比,数值模拟可以有效获得液滴撞击液膜过程中速度场、涡量场等。……
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