剪切流场下液滴碰撞变形研究

"剪切流场下液滴碰撞的流变特性 (2015年) - 王程遥, 张程宾, 陈永平, 张林 - 东南大学学报(自然科学版)" 这篇2015年的论文探讨了在剪切流场作用下液滴碰撞的流变特性。研究团队运用VOF（Volume of Fluid）方法，这是一种液/液相界面追踪技术，来建立不可压缩水/油单乳液液滴的动力学模型。通过数值求解，他们模拟了两个相同体积的液滴在剪切流场中碰撞的过程，旨在理解其相互作用和变形行为。 液滴碰撞过程被划分为三个阶段：接近、碰撞和分离。在接近阶段，液滴受到剪切流场的影响而逐渐靠近。在碰撞阶段，液滴之间发生直接接触，由于相互挤推的作用，导致液滴形态发生显著变化。最后，在分离阶段，液滴在碰撞后分开，其侧向质心间距Δｙ／ａ会增大，这表明碰撞产生了非零的横向动量转移。 研究人员还分析了毛细数(Ca)对液滴碰撞影响。毛细数是表征表面张力与惯性力相对大小的无量纲参数。随着Ca从0.2增加到0.4，液滴间的界面挤压变形更为显著，液滴的变形系数(D)也从0.32增加到0.51，这意味着液滴的形状变化更加剧烈。这一现象揭示了在剪切流场中，液滴碰撞的动态响应与流体的表面张力和惯性有密切关系。 关键词涉及液滴动力学、碰撞、剪切流场和VOF方法，表明该研究关注的是流体力学中的复杂现象，特别是液滴在剪切流场下的行为。此研究对于理解流体动力学中的液滴碰撞问题，以及在工业应用如乳化、喷雾、燃料喷射等领域具有重要意义，有助于优化相关工艺设计和提高效率。