液滴動力學在工業(yè)和自然科學領域有著廣泛的應用和科研價值,其中最為典型的代表便是剪切流作用下的液滴變形特性。針對剪切流作用下三維液滴變形的動力學特性,利用相場方法進行了數值模擬。為了準確地描述表面張力作用下的兩相不可壓縮流動,采用了改進的Navier-Stokes-Cahn-Hilliard方程組,表面張力項和濃度對流項被添加于方程中來實現(xiàn)Navier-Stokes方程與Cahn-Hilliard方程的耦合;在數值求解方面,Chorin的投影方法被用于求解Navier-Stokes方程,并且Eyre的非條件穩(wěn)定方法被用于求解CahnHilliard方程。數值模擬結果表明小Weber數條件下液滴更快達到穩(wěn)定形態(tài)并且會隨流動產生回轉運動,更大的Weber數使得液滴呈現(xiàn)持續(xù)拉長變形。相同Weber數條件下,較大的Reynolds數會使液滴產生明顯回轉運動趨勢。此外,液滴的變形程度也受到計算域上下邊界的位置和速度的影響,邊界距離液滴越近或者邊界速度越大,液滴的變形程度越大。

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【文章目錄】：
0 引言
1 Navier-Stokes-Cahn-Hilliard方程組
2 數值求解方法
3 數值模擬
    3.1 Peclet數的影響
    3.2 液滴在形狀和尺寸隨時間的變化
    3.3 Weber數的影響
    3.4 Reynolds數的影響
    3.5 計算與尺寸的影響
    3.6 上下邊界速度對液滴形態(tài)的影響
    3.7 與理論值的對比
4 結論



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