液滴形成动力学的计算和实验分析

通过计算和实验研究了牛顿流体从毛细管滴入周围气相的形成动力学。虽然这个问题之前已经通过计算进行了研究，要么（a）使用一组一维方程，要么（b）将动力学视为无粘流体或蠕动流的无旋流动，这里是完全非线性的，对具有适当初始和边界条件的瞬态Navier-Stokes系统进行二维求解，以分析有限雷诺数下的动力学。计算的成功取决于一种有限元算法，该算法包含一个多区域网格，该网格符合并随着水滴形状的变化而演变。新算法能够捕获现象的总体特征，例如破裂时液滴的极限长度和主要液滴的体积，以及其精细特征，例如从接近破裂的粘性液滴中的主螺纹或颈部形成的微螺纹。通过将计算预测与新旧实验进行比较，验证了新计算的准确性。使用新算法，首次显示了粘性的水滴会在水滴破裂之前翻倒。还进行了计算，以确定参数范围，在该参数范围内，将液滴视为无粘液滴，并将液滴内部的流动视为无旋转液滴的算法可以准确预测低粘度液体液滴形成的动力学。液滴的极限长度和主要液滴体积是在相关无量纲组跨越的参数空间范围内计算的。