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液滴撞击液膜过程的格子Boltzmann方法模拟

黄虎 洪宁 梁宏 施保昌 柴振华

液滴撞击液膜过程的格子Boltzmann方法模拟

黄虎, 洪宁, 梁宏, 施保昌, 柴振华
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  • 本文采用格子Boltzmann方法对液滴撞击液膜过程进行了研究, 主要考察了雷诺数(Re)、韦伯数(We)、相对液膜厚度 (h) 以及表面张力 () 等物理参数对界面运动过程的影响. 首先, 随着Re数和We数的增加, 可以明显观察到液滴撞击液膜过程中形成的皇冠状水花以及卷吸现象; 当Re数较大时, 液体会发生飞溅, 由液体飞溅形成的小液滴则会继续下落, 并与液膜再次发生碰撞. 其次, 当相对液膜厚度较小时, 液滴撞击液膜并最终导致液膜断裂; 然而随着相对液膜厚度的增大, 尽管撞击过程溅起的液体会越来越多, 但是液膜并不会发生断裂. 再次, 随着表面张力的增大, 界面变形阻力增大, 撞击过程中产生的界面形变也逐渐减弱. 最后还发现皇冠(由液滴溅起形成)半径r 随时间满足r/(2R) Ut/(2R), 这一结果与已有结论是一致的.
      通信作者: 柴振华, hustczh@hust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51576079, 11272132)和湖北省自然科学基金(批准号: 2015CFB440)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-23
  • 修回日期:  2015-12-28
  • 刊出日期:  2016-04-05

液滴撞击液膜过程的格子Boltzmann方法模拟

  • 1. 华中科技大学数学与统计学院, 武汉 430074;
  • 2. 武昌理工学院信息工程学院, 武汉 430223;
  • 3. 杭州电子科技大学物理系, 杭州 310018;
  • 4. 华中科技大学, 煤燃烧国家重点实验室, 武汉 430074
  • 通信作者: 柴振华, hustczh@hust.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51576079, 11272132)和湖北省自然科学基金(批准号: 2015CFB440)资助的课题.

摘要: 本文采用格子Boltzmann方法对液滴撞击液膜过程进行了研究, 主要考察了雷诺数(Re)、韦伯数(We)、相对液膜厚度 (h) 以及表面张力 () 等物理参数对界面运动过程的影响. 首先, 随着Re数和We数的增加, 可以明显观察到液滴撞击液膜过程中形成的皇冠状水花以及卷吸现象; 当Re数较大时, 液体会发生飞溅, 由液体飞溅形成的小液滴则会继续下落, 并与液膜再次发生碰撞. 其次, 当相对液膜厚度较小时, 液滴撞击液膜并最终导致液膜断裂; 然而随着相对液膜厚度的增大, 尽管撞击过程溅起的液体会越来越多, 但是液膜并不会发生断裂. 再次, 随着表面张力的增大, 界面变形阻力增大, 撞击过程中产生的界面形变也逐渐减弱. 最后还发现皇冠(由液滴溅起形成)半径r 随时间满足r/(2R) Ut/(2R), 这一结果与已有结论是一致的.

English Abstract

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