液滴冲击液面过程中变形特征的实验研究

发布时间：2024-04-21 12:44

　　用高速相机拍摄了液滴以不同速度冲击液面的运动过程,测量了冲击过程中典型时刻液坑、中心液柱、次生液滴和次生液柱的几何尺寸,对这些几何尺寸的最大值与韦伯数(We)的关系进行了回归分析,结果表明:空间上,液坑的最大垂直深度、液坑的最大水平长度、中心液柱的最大高度、次生液滴等效直径和次生液柱的最大高度随We数增加呈线性增加;次生液滴等效直径是初始液滴等效直径的1.2～2倍;当200<We<220时,次生液滴冲击液面没有次生液柱生成,当360<We<713时,有次生液柱形成,220≤We≤360为过渡区;时间上,We数越大,运动过程中液坑的大小和中心液柱的高度变化越快,液坑和中心液柱持续时间越长,中心液柱达到最大高度的时刻以及破碎生成次生液滴的时刻也越晚。

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【部分图文】：

图１实验装置示意图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅ

，捕捉到了液滴变形、冲击液坑和中心液柱三个特征现象及其发展变形过程，但没有关注液滴冲击液面变形特征，而且数值模拟得出的液滴冲击液面过程与实验结果仍有一定差距。本文用高速相机对不同Ｗｅ数下液滴冲击液面的运动过程进行拍摄，测量冲击过程中的液坑、中心液柱、次生液滴和次生液柱的几何尺寸，....

图２实验初始液滴Ｆｉｇ．２Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｉｔｉａｌｄｒｏｐｌｅｔ

蠕流泵和滴管、铁架台、两台高速摄像机以及主机和同步器。两台ＤＡＮＴＥＣＤＹＮＡＭＩＣＳ公司生产的高速摄像机垂直摆放（如图１所示），设置其采集频率为１０００帧／秒，分辨率为１２８０Ｘ８００。利用图像处理软件测量了冲击运动过程中的液坑、中心液柱、次生液滴和次生液柱的几何尺寸数据，对两....

图７ＬＨｍａｘ／Ｈｍａｘ与Ｗｅ数的变化关系Ｆｉｇ．７ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＬＨｍａｘ／Ｈｍａｘ

面无次生液柱生成（ｈｓｍａｘ／ｄ＝０），当３６０＜Ｗｅ＜７１３时，有次生液柱生成（ｈｓｍａｘ／ｄ＞０），２２０≤Ｗｅ≤３６０为生成次生液柱的过渡区。图６Ｈｍａｘ／ｄ，ＬＨｍａｘ／ｄ，ｈｃｍａｘ／ｄ，ｄｓ／ｄ，ｈｓｍａｘ／ｄ与Ｗｅ数的变化关系Ｆｉｇ．６Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ....

图１０液坑中生成中心液柱典型图Ｆｉｇ．１０Ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒａｌ

导致液坑收缩比液坑膨胀的变形速度慢；由图９（ａ）还可得出：当２２０＜Ｗｅ＜６８６时，Ｗｅ数越大，则液坑最大垂直深度越深（Ｈｍａｘ越大），反弹回相同的深度所需的时间也越长，说明液坑维持的时间也越长，但由于所有组次都从初始液滴开始接触水面时开始计时（ｔ＝０ｓ），因此到达Ｈｍａｘ的时间....

本文编号：3960885