液膜破裂收缩及黏性影响数值模拟

采用相场方法对黏性-表面张力作用下液膜破裂孔洞扩张行为进行了数值模拟,分析了液膜收缩过程中的界面模态和边缘运动速度以及黏性效应产生的机制和影响.结果表明,液膜在收缩过程中,当黏性效应较明显时,液膜的厚度随着远离边缘隆起部位而单调衰减(模态I);反之,在隆起部位前方会出现颈缩区(模态II).颈缩部位的厚度(在前期)随着收缩时间增大而线性减小.虽然进一步降低黏性,相关的液膜参数演化趋近于无黏状态.但即使在逼近无黏假设的情况下,黏性效应仍然起着重要作用.这使实际液膜收缩速度低于机械能守恒假设下的预测值(实际为后者的1/2~(1/2)倍).同时本文也发现,传统理论图像虽然在液膜收缩了一段时间后,可以很好地与实验结果吻合;但在液膜收缩初期,即液膜前缘隆起的尺度与液膜尺度可比时,采用隆起部分的质心运动作为分析对象更为准确.通过分析液膜边缘与隆起部分质心的相对运动,可以使传统模型很好地预测这一时间段的液膜收缩速度.     

基于多松弛格子Boltzmann方法插值反弹运动边界研究

采用多松弛格子Boltzmann方法,结合曲边插值边界处理方法,在固定笛卡尔坐标系均匀网格下,模拟了运动圆柱绕流问题.结合非平衡外推思想,提出了一种新的预估格点分布函数的方法:通过"圆柱表面垂直方向附近的流场内格点的密度和圆柱的速度"构造平衡分布函数,并将其作为新生成格点的分布函数.利用对绝对误差的频谱分析技术,与现有两种方法(基于平均和预估思想)对比结果显示:新提出的方法在具有更高的精度的同时,可以保证仅需要流体域内较少的流动信息,从而为流体内的颗粒碰撞等问题提供了有利条件.通过误差频谱结果,进一步对相应方法中的误差根源进行了讨论,为进一步改进方法提供了依据.对相同雷诺数下加大一倍流场区域的计算结果表明,加大网格可以减小升阻力误差在低频时频谱幅值.     

变形液滴的反常形态演变

利用高速摄影技术研究了压扁液滴自由落体过程中的形态演变.实验中利用表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对液滴性质进行调控.实验发现,液滴的形态演变显著依赖于SDS浓度.有趣的是,SDS浓度为0.8 cmc时,液滴可较长时间保持压扁形态而不回复成球形.经受力分析,界面的Gibbs弹性不足以完全抵消Laplace压差所产生回复力.声场作用下产生的宏观表面浓度梯度导致强烈的Marangoni效应,赋予界面以额外弹性,从而与液滴回复力相抗衡.     

电流体动力学研究进展及其应用

电流体动力学及电雾化技术, 适用范围广. 对于当前受到瞩目的纳米技术、生物医药技术、微机械技术以及微重力研究, 有重要的促进作用, 从而得到了广泛的研究, 并取得了很大进展. 对电流体动力学的基本概念和原理作了介绍; 对它在各领域(电流体动力学强化传热、电流体泵、微重力、质谱仪、纳米材料制备等)的应用情况(包括国内的研究水平)做了简要评述; 最后, 对电流体力学的发展趋势做了展望.