液滴撞击液膜的射流与水花形成机理分析

梁刚涛; 郭亚丽; 沈胜强

doi:10.7498/aps.62.024705

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名

邮箱

手机号码

标题

留言内容

验证码

摘要

建立了单液滴撞击平面液膜的物理与数学模型, 采用Coupled Level Set and Volume of Fluid方法对这种现象进行了数值模拟, 探讨了黏度和表面张力对冠状水花形态的影响. 通过分析撞击后液体内部的压力和速度分布, 揭示了液滴颈部射流的产生机理, 验证了Yarin 和Weiss提出的运动间断理论. 研究显示, 表面张力对冠状水花形态的影响远大于黏度的影响. 颈部射流的产生主要是由于撞击后颈部区域局部较大压差造成的, 随着撞击过程的继续, 压差作用减弱; 液膜内流体的径向运动对射流发展成冠状水花具有推动作用.

关键词:

液滴撞击 /
液膜 /
射流 /
水花

作者及机构信息

1.
大连理工大学能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51176017, 50976016)资助的课题．

参考文献

[1]	Cossali G E, Coghe A, Marengo M 1997 Exp. Fluids 22 463
[2]	Vander Wal R, Berger G, Mozes S 2006 Exp. Fluids 40 53
[3]	Vander Wal R, Berger G, Mozes S 2006 Exp. Fluids 40 33
[4]	Yarin A L, Weiss D A 1995 J. Fluid Mech. 283 141
[5]	Guo J H, Dai S Q, Dai Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 2601 (in Chinese) [郭加宏, 戴世强, 代钦 2010 物理学报 59 2601]
[6]	Wang A B, Chen C C 2000 Phys. Fluids 12 2155
[7]	Fedorchenko A I, Wang A B 2004 Phys. Fluids 16 1349
[8]	Yan Y H, Shi Z Y, Yang F, Chen H X 2008 J. Shanghai University (Nat. Sci.) 14 399 (in Chinese) [严永华, 石自媛, 杨帆, 陈红勋 2008 上海大学学报(自然科学版) 14 399]
[9]	Zhou Y, Guo J H, Chen H X 2010 Chi. J. Comput. Phys. 27 31 (in Chinese) [周轶, 郭加宏, 陈红勋 2010 计算物理 27 31]
[10]	Ma L Q, Chang J Z, Liu H T, Liu M B 2012 Acta Phys. Sin. 61 054701 (in Chinese) [马理强, 常建忠, 刘汉涛, 刘谋斌 2012 物理学报 61 054701]
[11]	Xie H, Koshizuka S, Oka Y 2004 Int. J. Numer. Meth. Fluids 45 1009
[12]	Shen S Q, Li Y, Guo Y L 2009 J. Eng. Thermophys. 30 2116 (in Chinese) [沈胜强, 李燕, 郭亚丽 2009 工程热物理学报 30 2116]
[13]	Lee S, Hur N, Kang S 2011 J. Mech. Sci. Technol. 25 2567
[14]	Song Y C, Wang C H, Ning Z 2011 Trans. Chi. Soc. Agric. Mach. 42 26 (in Chinese) [宋云超, 王春海, 宁智 2011 农业机械学报 42 26]
[15]	Sussman M, Puckett E G 2000 J. Comput. Phys. 162 301
[16]	Wang C H 2011 M. S. Dissertation (Beijing Jiaotong University) [王春海 2011 硕士学位论文 (北京:北京交通大学)]
[17]	Tomar G, Biswas G, Sharma A, Agrawal A 2005 Phys. Fluids 17 112103
[18]	Ohta M, Hashimoto K, Naito K, Matsuo Y, Sussman M 2012 J. Chem. Eng. Jpn. 45 102
[19]	Liang G T, Shen S Q, Yang Y 2012 J. Therm. Sci. Technol. 11 8 (in Chinese) [梁刚涛, 沈胜强, 杨勇 2012 热科学与技术 11 8]
[20]	Brackbill J U, Kothe D B, Zemach C 1992 J. Comput. Phys. 100 335
[21]	Youngs D L 1982 Numerical Methods for Fluid Dynamics (1st Ed.) (New York: Academic Press) p273-285
[22]	Liu W 2011 M. S. Dissertation (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics) (in Chinese) [刘威 2011 硕士学位论文 (南京: 南京航空航天大学)]
[23]	Thoroddsen S T 2002 J. Fluid Mech. 451 373
[24]	Roisman I V, Tropea C 2002 J. Fluid Mech. 472 373
[25]	Trujillo M F, Lee C F 2001 Phys. Fluids 13 2503
[26]	Rieber M, Frohn A 1999 Int. J. Heat Fluid Flow 20 455

施引文献

[1]	Cossali G E, Coghe A, Marengo M 1997 Exp. Fluids 22 463
[2]	Vander Wal R, Berger G, Mozes S 2006 Exp. Fluids 40 53
[3]	Vander Wal R, Berger G, Mozes S 2006 Exp. Fluids 40 33
[4]	Yarin A L, Weiss D A 1995 J. Fluid Mech. 283 141
[5]	Guo J H, Dai S Q, Dai Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 2601 (in Chinese) [郭加宏, 戴世强, 代钦 2010 物理学报 59 2601]
[6]	Wang A B, Chen C C 2000 Phys. Fluids 12 2155
[7]	Fedorchenko A I, Wang A B 2004 Phys. Fluids 16 1349
[8]	Yan Y H, Shi Z Y, Yang F, Chen H X 2008 J. Shanghai University (Nat. Sci.) 14 399 (in Chinese) [严永华, 石自媛, 杨帆, 陈红勋 2008 上海大学学报(自然科学版) 14 399]
[9]	Zhou Y, Guo J H, Chen H X 2010 Chi. J. Comput. Phys. 27 31 (in Chinese) [周轶, 郭加宏, 陈红勋 2010 计算物理 27 31]
[10]	Ma L Q, Chang J Z, Liu H T, Liu M B 2012 Acta Phys. Sin. 61 054701 (in Chinese) [马理强, 常建忠, 刘汉涛, 刘谋斌 2012 物理学报 61 054701]
[11]	Xie H, Koshizuka S, Oka Y 2004 Int. J. Numer. Meth. Fluids 45 1009
[12]	Shen S Q, Li Y, Guo Y L 2009 J. Eng. Thermophys. 30 2116 (in Chinese) [沈胜强, 李燕, 郭亚丽 2009 工程热物理学报 30 2116]
[13]	Lee S, Hur N, Kang S 2011 J. Mech. Sci. Technol. 25 2567
[14]	Song Y C, Wang C H, Ning Z 2011 Trans. Chi. Soc. Agric. Mach. 42 26 (in Chinese) [宋云超, 王春海, 宁智 2011 农业机械学报 42 26]
[15]	Sussman M, Puckett E G 2000 J. Comput. Phys. 162 301
[16]	Wang C H 2011 M. S. Dissertation (Beijing Jiaotong University) [王春海 2011 硕士学位论文 (北京:北京交通大学)]
[17]	Tomar G, Biswas G, Sharma A, Agrawal A 2005 Phys. Fluids 17 112103
[18]	Ohta M, Hashimoto K, Naito K, Matsuo Y, Sussman M 2012 J. Chem. Eng. Jpn. 45 102
[19]	Liang G T, Shen S Q, Yang Y 2012 J. Therm. Sci. Technol. 11 8 (in Chinese) [梁刚涛, 沈胜强, 杨勇 2012 热科学与技术 11 8]
[20]	Brackbill J U, Kothe D B, Zemach C 1992 J. Comput. Phys. 100 335
[21]	Youngs D L 1982 Numerical Methods for Fluid Dynamics (1st Ed.) (New York: Academic Press) p273-285
[22]	Liu W 2011 M. S. Dissertation (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics) (in Chinese) [刘威 2011 硕士学位论文 (南京: 南京航空航天大学)]
[23]	Thoroddsen S T 2002 J. Fluid Mech. 451 373
[24]	Roisman I V, Tropea C 2002 J. Fluid Mech. 472 373
[25]	Trujillo M F, Lee C F 2001 Phys. Fluids 13 2503
[26]	Rieber M, Frohn A 1999 Int. J. Heat Fluid Flow 20 455

引用本文:

Citation:

计量

文章访问数: 2282
PDF下载量: 1815
被引次数: 0

液滴撞击液膜的射流与水花形成机理分析

1. 大连理工大学能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024

基金项目:

国家自然科学基金(批准号: 51176017, 50976016)资助的课题．

收稿日期: 2012-05-25

修回日期: 2012-07-01

刊出日期: 2013-01-05

摘要: 建立了单液滴撞击平面液膜的物理与数学模型, 采用Coupled Level Set and Volume of Fluid方法对这种现象进行了数值模拟, 探讨了黏度和表面张力对冠状水花形态的影响. 通过分析撞击后液体内部的压力和速度分布, 揭示了液滴颈部射流的产生机理, 验证了Yarin 和Weiss提出的运动间断理论. 研究显示, 表面张力对冠状水花形态的影响远大于黏度的影响. 颈部射流的产生主要是由于撞击后颈部区域局部较大压差造成的, 随着撞击过程的继续, 压差作用减弱; 液膜内流体的径向运动对射流发展成冠状水花具有推动作用.

关键词:

液滴撞击 /
液膜 /
射流 /
水花

全文HTML

参考文献 (26)

搜索

留言板