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液滴撞击液膜的穿越模式及运动特性

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杨亚晶, 梅晨曦, 章旭东, 魏衍举, 刘圣华. 2019: 液滴撞击液膜的穿越模式及运动特性, 物理学报, 68(15): 94-100. doi: 10.7498/aps.68.20190604
引用本文: 杨亚晶, 梅晨曦, 章旭东, 魏衍举, 刘圣华. 2019: 液滴撞击液膜的穿越模式及运动特性, 物理学报, 68(15): 94-100. doi: 10.7498/aps.68.20190604
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Yang Ya-Jing, Mei Chen-Xi, Zhang Xu-Dong, Wei Yan-Ju, Liu Sheng-Hua. 2019: Kinematics and passing modes of a droplet impacting on a soap film, Acta Physica Sinica, 68(15): 94-100. doi: 10.7498/aps.68.20190604
Citation: Yang Ya-Jing, Mei Chen-Xi, Zhang Xu-Dong, Wei Yan-Ju, Liu Sheng-Hua. 2019: Kinematics and passing modes of a droplet impacting on a soap film, Acta Physica Sinica, 68(15): 94-100. doi: 10.7498/aps.68.20190604
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液滴撞击液膜的穿越模式及运动特性

  • 西安交通大学航天学院, 机械结构强度与振动国家重点实验室, 西安 710049

  • 西安交通大学能源与动力工程学院,西安,710049

Kinematics and passing modes of a droplet impacting on a soap film

  • 摘要: 液滴撞击液膜是自然界中广泛存在的一种有趣的物理现象,如雨滴撞击水坑中的雨泡,啤酒穿过而不破坏杯中泡沫等,科学家对此现象进行了一些研究,但对其相互作用机理仍然认识不足.本文利用高速摄像机记录液滴撞击肥皂膜的瞬态过程,研究了不同韦伯数(We∈(10.8,350))下液滴与液膜的相互作用过程、穿越模式及运动特性.研究结果表明,随着We的增加,液滴从反弹过渡到穿越(临界We=10.8),穿越后,根据液膜与液滴的作用形式,又可细分为无袋型包裹、射泡、有袋型包裹和融合等四种不同穿越模式.穿越后的液滴可形成"液滴-气垫-液膜"型复合液滴(We∈(120,240))和表皮为微米厚溶液层的单相液滴(We∈(240,350)).根据气垫层厚度不同,无袋型复合型液滴的表观表面张力为最外层液膜之表面张力,而有袋型复合液滴则为3个气液界面的表面张力之和.复合型液滴外层包膜可能破裂、剥落并产生射泡现象,该现象发生在一定的We数区间内(We∈(60,120)),且该区间随着液滴直径的增加而增大.We数越大,液滴穿越液膜过程中的速度损失越小,液滴位移曲线越靠近理论曲线.
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出版历程

液滴撞击液膜的穿越模式及运动特性

  • 西安交通大学航天学院, 机械结构强度与振动国家重点实验室, 西安 710049
  • 西安交通大学能源与动力工程学院,西安,710049

摘要: 液滴撞击液膜是自然界中广泛存在的一种有趣的物理现象,如雨滴撞击水坑中的雨泡,啤酒穿过而不破坏杯中泡沫等,科学家对此现象进行了一些研究,但对其相互作用机理仍然认识不足.本文利用高速摄像机记录液滴撞击肥皂膜的瞬态过程,研究了不同韦伯数(We∈(10.8,350))下液滴与液膜的相互作用过程、穿越模式及运动特性.研究结果表明,随着We的增加,液滴从反弹过渡到穿越(临界We=10.8),穿越后,根据液膜与液滴的作用形式,又可细分为无袋型包裹、射泡、有袋型包裹和融合等四种不同穿越模式.穿越后的液滴可形成"液滴-气垫-液膜"型复合液滴(We∈(120,240))和表皮为微米厚溶液层的单相液滴(We∈(240,350)).根据气垫层厚度不同,无袋型复合型液滴的表观表面张力为最外层液膜之表面张力,而有袋型复合液滴则为3个气液界面的表面张力之和.复合型液滴外层包膜可能破裂、剥落并产生射泡现象,该现象发生在一定的We数区间内(We∈(60,120)),且该区间随着液滴直径的增加而增大.We数越大,液滴穿越液膜过程中的速度损失越小,液滴位移曲线越靠近理论曲线.

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