中空液滴倾斜撞击水平液膜的动力学数值研究

近年来,中空液滴因其在热喷涂、发泡材料的三维打印技术等领域中的优势再次引发了人们的关注.本文基于流体体积分数法(VOF)对中空液滴倾斜撞击水平液膜的动力学特征进行了数值计算,探究了不同撞击条件下中空气液滴倾斜撞击液膜后水花的形成以及演化过程,并分别对撞击倾角、液膜厚度以及撞击速度的影响进行了分析.结果表明,随着撞击倾角的增加,两侧冠半径呈现相反的变化趋势;当液膜厚度增加时,存在一个临界液膜厚度,此时右冠高度达到最大值;当撞击速度增大时,中空液滴倾斜撞击后的流动现象产生由无水花到有水花再到冠状水花的转变.当撞击速度达到一定值时,液滴前进方向一侧液膜不稳定性增强,并导致该侧的冠更容易在撞击初期发生破碎断裂.此外,本文还讨论了不同撞击条件下液滴内气泡的变形过程,并对不同条件下中空液滴倾斜撞击液膜后的水花形态进行了总结.