纵向偏心的空心液滴撞击小圆柱体的数值研究

摘要

对气泡纵向偏心的空心液滴撞击超疏水小圆柱的动力学行为进行数值模拟研究。根据液滴在撞击过程中经历的拓扑结构变化，确定了4种典型的撞击模式：直接反弹、破裂回缩、连续破裂和顶部破裂。分析这些模式间的转变与韦伯数和气泡偏心比等无量纲参数的关系，并讨论不同模式下液滴的铺展比、速度、动能等关键物理量随时间的变化规律。进一步的定量分析表明，在所考察的参数范围内，空心液滴在撞击过程中的最大铺展比是气泡纵向位置的非单调函数；对于相对较大的韦伯数，较小的气泡偏心程度更有利于液滴的铺展。此外，液滴破裂的无量纲时间与气泡偏心比近似呈线性关系，与韦伯数大小的关联性较弱。

关键词

空心液滴 / 气泡偏心 / 液滴撞击 / 拓扑结构变化