剪切流场下液滴碰撞的流变特性 - 东南大学学报.pdf

第４５卷第２期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４５ Ｎｏ．２ 　 ２０１５年３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｍａｒ．２０１５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１５．０２．０２０ 剪切流场下液滴碰撞的流变特性 １ １ １，３ ２ 王程遥 　 张程宾　 陈永平 　 张　林 １ （东南大学能源与环境学院，南京２１００９６） ２ （中国工程物理研究院激光聚变研究中心，绵阳６２１９００） ３ （扬州大学水利与能源动力工程学院，扬州２２５１２７） 摘要：基于ＶＯＦ液／液相界面追踪方法，建立了不可压缩水／油单乳液液滴动力学模型并进行数 值求解，模拟研究了剪切流场条件下２个相同体积的液滴在碰撞过程中的相互作用及变形行为． 观察了液滴碰撞过程中液滴的运动轨迹，并对相应的内在机理进行了分析．在剪切流场作用下， 两液滴的碰撞过程分为接近、碰撞、分离３个阶段．由于碰撞过程中液滴间的相互挤推作用，液滴 分离后，液滴间的侧向质心间距 ｙ／ａ增大．此外，分析了液滴碰撞过程中毛细数对液滴间相互 Δ 作用的影响．两液滴在碰撞靠近过程中，在碰撞区中心处产生一个高压区，随着毛细数Ｃａ从０２ 增加到０４，界面挤压变形越明显，液滴变形系数Ｄ也从０３２增加到０５１． 关键词：液滴；碰撞；剪切流场；ＶＯＦ方法 中图分类号：ＴＫ１２４　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１５）０２０３０９０５ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｄｒｏｐｓｉｎｓｈｅａｒｆｌｏｗ １ １ １，３ ２ ＷａｎｇＣｈｅｎｇｙａｏ　 ＺｈａｎｇＣｈｅｎｇｂｉｎ　 ＣｈｅｎＹｏｎｇｐｉｎｇ 　 ＺｈａｎｇＬｉｎ １ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） ２ （ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＬａｓｅｒＦｕｓｉｏｎ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１９００，Ｃｈｉｎａ） ３ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃ，ＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５１２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＶＯＦ（ｖｏｌｕｍｅｏｆｆｌｕｉｄ）ｌｉｑｕｉｄｌｉｑｕｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｒａｃｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ａｍｏｄｅｌｆｏｒｉｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｗａｔｅｒｏｉｌｅｍｕｌｓｉｏｎｄｒｏｐｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｏｌｖｅｄｔｏｓｔｕｄｙ ｔｈｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｅｑｕａｌｓｉｚｅｄｄｒｏｐｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｉｎａｓｈｅａｒｆｌｏｗ．Ｔｈｅｍｏｔｉｏｎｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｉｓｏｂｓｅｒｖｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄ