牛顿流体液滴成形过程及断裂原因研究

作者：林培锋; 刘友菊液滴成形几何重构压力合力断裂

摘要：利用高速摄影机对实验中液滴成形过程进行拍摄,获取一系列成形过程的瞬时图片。运用Fluent软件中VOF(Volume of fluid)方法,对低流量情况下毛细管末端液滴成形过程进行数值模拟,采用几何重构方法(Geometric reconstruction)对液滴成形的气液界面进行捕捉,并与高速摄影获得的成形实验结果比较,结果表明数值模拟结果与实验一致,表明数值模拟的可行性。在此基础上,计算出液滴整个成形过程中所受合力的变化,分析了成形过程液滴内部的压力,结果表明:液滴成形过程可分为成形、颈缩、断裂三个阶段;断裂阶段重力和表面张力将达到平衡,平衡之后重力占主导地位,微小的体积增量使得颈缩处急剧变细,液滴断裂;成形和颈缩阶段沿液滴中心线压力逐渐增大,断裂阶段颈缩处压力最大,达到360 Pa。

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