三维LBM模拟：液滴-平直液面部分合并的流体力学特性

液滴-平直液面部分合并的格子Boltzmann方法模拟是一种先进的数值模拟技术，由陈效鹏和刘伟明合作，针对液滴与水平液面的动态相互作用进行深入研究。他们利用三维格子Boltzmann（Lattice Boltzmann Method, LBM）这一计算流体力学的重要工具，专注于解决液滴在接触液面时可能发生的部分合并过程。这部分合并是指液滴与液面接触时，部分液滴留在界面的现象，这种过程的关键在于理解两个关键的无量纲数：Bond数（Bo）和Ohnesorge数（Oh）。 Bond数是液滴重力与表面张力力量之比，它反映了液滴的惯性效应在合并过程中的重要性。而Ohnesorge数则是粘度与惯性的比值，它衡量了液体流动的黏性与重力的作用平衡。通过控制液滴直径、液体的重力加速度以及粘性，研究人员能够调整这些无量纲数来探索不同条件下的液滴行为。 在本研究中，陈效鹏和刘伟明聚焦于毛细-惯性区的部分合并现象，即当液滴的尺寸和流动特性使得表面张力和惯性力相互竞争时的情况。他们的模拟结果揭示了子液滴与母液滴直径的比例、合并所需的时间与Ohnesorge数和Bond数之间的关系，并且这些结果与实际实验数据有良好的一致性。这表明了三维格子Boltzmann两相流模型，结合精差法作用力模型，在模拟复杂两相流系统中具有很高的精度和有效性。 此外，他们的工作不仅提供了理论支持，也为理解和预测液滴-液面交互过程提供了数值工具，这对于许多应用领域，如微流控、环境科学、生物医学工程等领域都有着重要的实践价值。这篇研究作为首发论文，不仅深化了我们对液滴动态行为的理解，也展示了LBM作为一种强大且灵活的数值模拟手段在多相流领域的广泛应用潜力。