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力学学报 2024年第2期56卷 377-386页

作者：黄剑霖宋广毅王静竹王一伟中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学未来技术学院北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100190 广东空天科技研究院广州511458

Rayleigh-Taylor不稳定性存在于爆炸、液滴形成和液体喷雾等工程应用过程中,是流体力学关注的经典问题之一.内空泡振荡诱导液滴界面演化问题是其研究中基本模型之一,空泡振荡作用下液滴界面发生扰动并发展,其特征形态主要表现为破碎、... 详细信息

Rayleigh-Taylor不稳定性存在于爆炸、液滴形成和液体喷雾等工程应用过程中,是流体力学关注的经典问题之一.内空泡振荡诱导液滴界面演化问题是其研究中基本模型之一,空泡振荡作用下液滴界面发生扰动并发展,其特征形态主要表现为破碎、通气和稳定.液体黏性是影响界面不稳定性发展的重要因素,文章通过建立高精度的数值模拟方法,开展液体黏性对内空泡诱导柱状液滴界面不稳定性的影响研究.在数值模拟中,基于开源OpenFOAM框架的多相可压缩求解器直接求解Navier-Stokes方程,采用isoAdvector的几何流体体积法捕捉界面演化特征.结果表明,液体黏性的增加会减缓空泡的收缩,进而减缓液滴界面扰动的发展,该影响下通气工况液滴通气发生时间增加,而稳定工况最大扰动幅值减小.最大扰动幅值的减小直接影响了液滴的特征形态,基于一系列数值模拟结果归纳得到液滴不稳定性相图.在文章讨论的参数范围内,随着黏性增加,小液滴(R_(d0)稳定;中液滴(2 mm 稳定,不出现破碎形态;而大液滴(R_(d0)> 3 mm)的形态不随液体黏性改变,液滴形态会随着液体黏性增加趋于稳定.

关键词： Rayleigh-Taylor不稳定性液体黏性空泡振荡柱状液滴界面不稳定

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