液滴撞击固体壁面导致飞溅的机理研究

作     者：菅振 Christophe Josserand Stephane Popinet Pascal Ray Stephane Zaleski Marie-Jean Thoraval 

作者单位：西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室国际应用力学中心 Sorbonne UniversitesUPMC Universite Paris 06CNRSUMR 7190Institut Jean Le Rond d'Alembert LadHyXCNRSEcole PolytechniqueUMR 7646 

会议名称：《第十届全国流体力学学术会议》

会议日期：2018年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

关 键 词：液滴撞击 飞溅 气体 Gerris 体积分数法 

摘      要：液滴撞击现象广泛存在于土壤侵蚀、雾化及喷墨印刷等自然现象和工业应用中。由于实验中液体和气体间密度及粘度比数值较大,理论分析时通常忽略气体对液滴撞击的影响。最新的实验结果表明,仅通过降低气体压强就可完全消除液滴撞击导致的飞溅现象,气体也是液滴飞溅现象的决定性因素。本文通过基于开源代码Gerris的数值模拟方法研究液滴撞击过程中气体对飞溅现象的影响。本文计算结果表明,气体主要通过液滴下气体层粘性效应所致的缓冲作用影响飞溅过程,同时气体的惯性效应也对飞溅现象产生影响。根据液滴接触固体壁面前是否会产生射流,本文提出了两种不同的飞溅机理,通过系统性改变气体粘度和密度值得到了液滴飞溅模式的转换相图。