低冲击能量液滴与球面碰撞沉积特性的数值研究

李彦鹏　王焕然

摘要：将水平集方法与浸没边界法相结合，发展了一个在固定欧拉网格系统中的直接数值模拟方法，对韦伯数在5～100、雷诺数在10～150以内的低冲击能量液滴正向撞击球面的过程进行了三维直接数值模拟，重点研究了液滴的冲击速度与球面曲率半径对液滴沉积行为的影响，模拟结果表明，在低冲击能量下，正向冲击液滴在球面上呈现出铺展、回缩、再铺展、再回缩，直至沉积在球面上的特征，在沉积过程中，液滴的铺展速率与铺展面积随着撞击速度的增大而增大，液滴的铺展面积随着球面曲率半径的增大而减小，液滴在沉积过程的首次回缩阶段，出现中心局部破裂现象，为了定量研究该现象，建立了局部破裂与韦伯数以及球面曲率半径之间的关系图谱。

关键词：液滴；撞击；球面；直接数值模拟

中图分类号：TK124文献标志码：A文章编号：0253-987X(2009)07-0021-04