液滴撞击液面形成的液坑形态特征及其重力势能分析

• 作者: 郭通 袁德奎 赵丰泽
• 来源期刊: 实验流体力学
• 学科: 物理学
• 关键词: 液滴撞击 液坑 能量
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 基础研究与应用|Fundamental Research and Application
• 页码范围: 17-27
• 页数: 11页
• 分类号: O351.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11729/syltlx20200128

摘要

用高速相机拍摄了不同直径的液滴(纯净水)以不同速度撞击不同深度液池的过程,对液坑的形态特征和规律进行了分析.液池较深时,当液坑体积达到最大时,其形状基本为半球形;液池较浅时,受池底限制,液坑不能充分发展,体积达到最大时,形状呈被横切掉底部的半球形.液池较深时,生成的液柱较粗且低,分离出的次生液滴较少;液池较浅时,液柱较高且细,分离出的次生液滴较多.无量纲液坑最大水平长度和无量纲最大深度均随韦伯数增大而增大,液滴直径越大,无量纲液坑最大水平长度和最大深度越小;液池较深时,无量纲液坑最大水平长度和最大深度随液池深度减小而增大,然而,当液池浅至一定程度时,无量纲液坑最大水平长度和最大深度却明显减小.对已有的液坑重力势能模型进行了扩展,并据此分析了液坑重力势能的变化规律,研究发现:液坑的重力势能随液滴初始动能增大而增大;液池较深时,液坑重力势能随液池深度减小而增大;液池较浅时,液坑重力势能与液滴初始动能的比值更低.