相对浸润性对双元液滴碰撞影响的数值研究

摘要

为了阐明液滴间的相对浸润性对液滴碰撞现象及过程的影响，采用无网格移动粒子半隐式(MPS)方法，建立了不同相对浸润性下的表面张力模型。在传统表面自由能模型的基础上，采用流体间宏观接触角拟合两相流体在界面处的分子间势能，实现不同浸润性下双元液滴碰撞与融合过程的仿真。通过大量数值计算，分析了双元液滴碰撞与融合的机理，根据韦伯数和碰撞参数划分了双元液滴碰撞的聚并、破碎和拉伸分离区域，研究了流体的相对浸润性对双元液滴碰撞形态及结果的影响。结果表明：相对浸润性对碰撞机理图的影响十分明显，在相对浸润角从0°增加至120°的过程中，拉伸分离-融合分界线随相对浸润角增加向低韦伯数方向单调偏移；在相对浸润角从0°增加至60°时，融合-破碎分界线向低韦伯数方向偏移，相对浸润角继续增加至120°时，分界线又向高韦伯数方向回移。该结论为实际工程中液滴碰撞与融合过程的研究提供了相关理论依据。

关键词

浸润性 / 表面张力 / 移动粒子半隐式方法 / 液滴

基金资助

中国博士后科学基金资助项目(GZB20240596)