On the unsteady dynamics of partially shrouded compressible jets
实验研究了在两种不同喷管压比（$ζ=4$和$5$）下，平面喷管中部分覆盖的声射流（一侧由固体壁面延伸部分屏蔽的声自由射流）。我们的实验表明，固有的射流不稳定性，从激波诱导的流动分离的墙壁和发出的噪音在远场强烈耦合，通过一系列的实验，如高速纹影，壁静压，非定常压力谱，和麦克风测量。部分带罩射流的横向自由膨胀也是一个复杂的、三维的过程，产生的噪声具有方向性。从扑动射流发射的声脉冲，辐射噪声从激波诱导分离的墙壁上，和激波剪切层的相互作用在另一侧的墙壁上是负责所产生的声扰动。部分壁面约束射流剪切层顶部和底部的非均匀气动声学强迫导致了自持射流振荡和离散声发射。通过高速纹影图像的适当的正交分解，并辅以其他测量的重要功能。
2021-09-20 physics.flu-dyn
Multitude of singular jets during the collapse of drop-impact craters
研究了液滴和液池为不同不混溶液体时，撞击坑塌陷产生的奇异射流。当没有气泡被挤压掉时，这些射流从反弹的火山口底部的凹坑中出现。的参数空间是相当复杂的比相同的液体，揭示了复杂的化合物的酒窝形状。与夹断颈部半径按$R\sim t^{2/3}$缩放的通用毛细管惯性下降状态相反，纯惯性空气凹坑具有$R \sim t^{1/2}$并且对初始和边界条件敏感。因此，毛细波可以将凹坑塑造成不同的塌陷形状，其归一化喷射速度比来自破裂气泡的射流大一个数量级。我们研究了两个幂律之间的交叉。最快的射流可以从射流底部的尖端夹断环形微泡。
2020-10-28 physics.flu-dyn
Two jets during the impact of viscous droplets onto a less-viscous liquid pool
通常认为，当液滴撞击到液体池上时，会发生沃辛顿射流。然而，在这个实验研究的影响粘性液滴上的粘性较低的液体池，我们确定另一个射流除了沃辛顿射流，形成一个双射流现象。在一次撞击事件中，两股喷流，一股表面爬升喷流和一股沃辛顿喷流，可能相继出现。通过仔细调整的影响条件，我们发现，两个射流现象是共同控制的液滴池粘度比，液滴韦伯数，和液滴池的可溶解性。爬面射流的机理与Worthington射流完全不同：液池中的液体沿液滴表面爬升，形成液层，液层在液滴顶点处汇聚，产生爬面射流。这种表面爬升喷气机具有非常高的速度，即，比液滴冲击速度高一个数量级。还分析了冲击速度、液滴粘度、液滴尺寸和表面张力对爬面射流的影响。这项研究不仅为液滴和射流动力学机制提供了物理见解，而且有助于在许多相关应用中优化液滴撞击过程。
2019-11-08 physics.flu-dyn
Influence of Liquid Viscosity on Droplet Impingement on Superhydrophobic Surfaces
这个流体动力学视频描述了在超疏水表面上进行的液滴撞击实验。当纯水的液滴撞击在超疏水表面上时，观察到韦伯数在5和15之间的薄相干射流区域。此外，观察到韦伯数约200以上的周边飞溅。当通过将甘油与水混合来增加液滴的粘度时，观察不到细射流，并且稍微延迟了外围飞溅。在观察到纯水液滴在外围飞溅的韦伯数范围内，观察到水/甘油液滴具有两个分叉的射流。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Singular jets in compound drop impact
本文通过实验和数值模拟研究水包油复合液滴撞击玻璃基底后的奇异射流现象，揭示了不同体积比下射流速度峰值与空腔塌缩动力学的关系，并分别用1/2和2/3幂律描述两种塌缩机制。
2021-12-10 physics.flu-dyn
Determination of the drop size during atomization of liquid jets in cross flow
我们利用守恒方程的积分形式，找到了横流中液体喷雾中液滴尺寸的三次公式。与我们对轴向液体喷雾的工作类似，能量平衡指示气体和注入液体的初始动能被分配成气体和液滴的最终表面张力能量、动能以及所引起的粘性耗散。交叉流的动能被添加到能量平衡中。然后，只有粘性耗散项需要进行唯象建模。喷雾流的质量和能量平衡呈现为将液滴尺寸与所有相关参数（包括气相和液相速度）相关联的表达式。计算结果与实验数据和液滴尺寸关联式吻合较好。该解决方案还提供了液滴尺寸-速度互相关，导致基于气相速度分布的液滴尺寸分布。这些方面可用于估计实际应用中的液滴尺寸，也可用于横向流中液体喷射的计算模拟。
2018-04-16 physics.flu-dyn
Steady inertial flow of a compressible fluid in a spatially periodic channel under large pressure drops: a multiscale semi-analytical approach
本研究针对大压降下空间周期性通道内可压缩流体定常流动计算成本高的问题，提出一种多尺度半解析方法，利用最小周期单元的不可压缩NS方程解估算无量纲压降函数，再解析推导大尺度压力分布，经全尺度数值解验证有效。
2025-09-04 physics.flu-dyn
Surface jets and internal mixing during the coalescence of impacting and sessile droplets
实验研究了在表面张力占主导地位的情况下，具有相同或不同表面张力的固着液滴和随后沉积的撞击液滴在聚结过程中的内部动力学。两个彩色高速摄像机被用来捕捉快速的内部流动和相关的混合，同时从两侧和仰视图通过添加惰性染料的影响液滴。如果具有相同表面张力的液滴之间有足够的横向间隔，则在合并的液滴顶部识别出稳健的表面射流。图像处理表明，这种射流是由冲击惯性和不动接触线引起的表面流动的结果。通过在聚结液滴之间引入表面张力差，可以经由马兰戈尼流来增强或抑制表面射流。初始液滴配置和相对表面张力的长期动态和混合效率的影响，加上新兴的应用，如反应性喷墨打印的影响，也被认为是。
2020-02-24 physics.flu-dyn
Direct evidence of jets emanating from droplets at the Rayleigh charge-induced instability point
高度带电的液滴在由瑞利极限给出的临界电荷平方与体积比以上是不稳定的。这种不稳定性导致离子从液滴表面形成的射流中喷出。尽管已经进行了许多实验来捕捉射流的形成，但由于其短暂的瞬态性质，尚未观察到精确的裂变机制。在这里，我们提出了第一个原子模拟，揭示了瑞利裂变的机制。我们证明，离子喷射发生通过滴的变形从一个球形到一个独特的形状，其中包含一个圆锥形突起。我们断言，后一种状态是一个自由能最小值沿序参量，测量液滴的非球面度。带电液滴的长时间演变通过在高于和低于临界值的两个最小值之间交替进行，所述临界值分别通过溶剂蒸发和离子喷射达到。这是第一次，这种机制允许人们解释后代液滴的性质和裂变过程中电荷损失的百分比。我们确定，锥半角是接近的值从电介质液体的静电方程的解决方案预测。结果表明，圆锥形变形与实验报道的电流体动力的影响无关。相反，两个直径相对的射流悬浮在电场中的液滴的实验观察，我们发现，一个单一的射流形成在瑞利极限。这表明在实验中可能已经检测到超荷电液滴状态。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.atm-clus
Drop size characteristics of sprays emanating from circular and non-circular orifices in the atomization regime
本文实验研究了相同出口面积下圆形与椭圆、三角、方形孔口煤油射流的雾化特性，发现非圆形孔口因液丝和液核破碎导致SMD增大，并揭示了液滴尺寸分布随韦伯数和距离由双峰向单峰转变的规律。
2023-08-09 physics.flu-dyn
One-dimensional reduction of viscous jets. II. Applications
在一篇配套论文[Pitrou，Phys. Rev. E 97，043115（2018）]中，开发了一种允许将粘性纤维描述为一维物体的形式。我们将其应用到特殊情况下的粘性流体环面。这允许突出与基本粘性弦模型及其粘性杆模型扩展的差异。特别是，由于表面张力效应，环面截面出现椭圆形变形，这不能用粘性弦或粘性杆模型描述。此外，我们研究了瑞利-高原不稳定性的周期性变形周围的完美的环面，我们表明，不稳定性是不足以导致在几个液滴的环面解体之前，它崩溃到一个单一的球形下降。相反，旋转的环面被动态地吸引向静止的解决方案，在其周围的不稳定性可以自由地发展，并分裂成多个液滴的环面。
2018-04-26 physics.flu-dyn
A sharp interface method for compressible liquid-vapor flow with phase transition and surface tension
在可压缩区域内的非等温液-汽流动的数值近似是一项困难的任务，因为相界面处的复杂物理效应可以控制全局流动行为。我们提出了一个尖锐的接口的方法，将接口作为一个冲击波一样的不连续性。通过仅在主体区域使用流动求解器以及靠近界面的虚流体方法，可以避免流体相的任何混合。体区域数值解的耦合状态由界面上局部多相黎曼问题的解确定。黎曼解通过在相边界处施加适当的跳跃条件来解释相关的物理现象。各种各样的界面效果都可以用一种逻辑上一致的方式来处理。这包括通过相变的表面张力或质量/能量转移。此外，界面的局部法向速度，这是需要计算的界面的时间演化，由黎曼解。界面跟踪本身基于水平集方法。本文的重点是多相黎曼解的描述和它的使用范围内的尖锐接口的方法。一维问题的选择，以验证该方法。最后，一个摆动液滴和冲击液滴在两个维度的相互作用的三维模拟。在这两个问题中，相变和表面张力决定了整体行为。
2015-10-20 physics.flu-dyn
An experimental and theoretical investigation of spray characteristics of impinging jets in impact wave regime
本研究针对同类双股撞击射流冲击波 regime 下的喷雾特性，通过改进PDA测量方法并提出考虑射流速度剖面的解析模型，明确了速度剖面对液滴尺寸与速度预测的主导作用，提升了预测准确性。
2024-05-14 physics.flu-dyn
Global stability of stretched jets: conditions for the generation of monodisperse micro-emulsions using coflows
在本文中，我们揭示了生成由微米或亚微米直径的均匀大小的液滴组成的乳液所需的物理条件，当两个不混溶的流在Suryo & Basaran（2006）之后的所谓尖端流状态下平行流动时。事实上，当两种液体流的惯性效应可以忽略不计时，内部与外部的流速和粘度比足够小，并且毛细管数高于实验确定的阈值，该阈值由我们的理论结果预测，具有小的相对误差，从锥形液滴的顶点发出稳定的微米尺寸的射流。在这些条件下，射流分解成具有非常明确的平均直径的液滴，产生单分散微乳液。在这里，我们表明，在该制度中，均匀大小的液滴产生对应的毛细管数的值，其中锥喷射系统是全球稳定的。有趣的是，我们的一般稳定性理论表明，液体射流与锥形射流结构是更稳定的，比他们的圆柱形的同行感谢，主要是，在这里描述的第一次毛细管稳定机制。我们的研究结果还限制了基于常见的平行流假设的稳定性分析类型的有效性，只有在这些情况下，液体射流直径几乎是恒定的。
2013-11-09 physics.flu-dyn
Drop Splashing on a Dry Smooth Surface
本文用高速摄影法研究了液滴撞击光滑干燥基体时的电晕飞溅。观察到一个惊人的现象：飞溅可以完全抑制通过降低周围气体的压力。首先发生飞溅的阈值压力被测量为冲击速度的函数，并发现与气体的分子量和液体的粘度成比例。这两个实验的比例关系支持的模型中，在气体中的可压缩效应是负责飞溅的液体固体的影响。
2005-01-28 physics.flu-dyn
The unstable temporal development of axi-symmetric jets of incompressible fluid
我们研究的剪切驱动的不稳定性，开尔文-亥姆霍兹型，形成在一个圆柱形射流的流动流体和它的周围环境之间的界面。给出了基于线性化系统的无限小振幅理论关于无扰动射流的结果。基于Galerkin谱方法建立了一个新的数值模型，并用于模拟弱可压缩Boussinesq区射流的非线性发展。代表性的结果表明，该模型的可行性，并示出同意与小扰动的线性分析，但开发的严重非线性制度的圆柱形卷起。
2021-11-23 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Role of Ambient Pressure on Colliding Jets
本研究实验探究环境压力对斜向碰撞射流合并与弹跳的影响，发现压力影响呈非单调性，存在临界压力，并揭示与液滴碰撞不同的新行为。
2023-06-19 physics.flu-dyn
Grid-agnostic volume of fluid approach with interface sharpening and surface tension for compressible multiphase flows
The State University of New York at Buffalo（纽约州立大学布法罗分校）
本文提出了一种与网格无关的体积分数方法，结合界面锐化和表面张力，用于模拟可压缩多相流，验证了其在界面收敛和液滴破裂方面的有效性。
2026-03-04 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Dynamics of Cryogenic Jets: Non-Rayleigh Breakup and Onset of Nonaxisymmetric Motions
本文报道了H_2、N_2、Ar和H_2O_3等低温液体（以及作为参考流体的水）中直径小于10微米的单分散液滴的周期性、无卫星通量发生器的研制。虽然水射流的破碎可以很好地描述瑞利的线性理论，我们发现射流制度H_2和N_2揭示偏离这一行为。因此，瑞利理论不适用于与周围介质交换能量和/或质量的薄射流。此外，在高蒸发速率下，动力学的轴对称性丧失。当液滴进入真空时，由于表面蒸发而形成冷冻颗粒。窄宽度的颗粒焊剂为各种工业和科学应用铺平了道路。
2008-04-28 physics.flu-dyn physics.ins-det
Geometry-driven jets underlie dispersal of plants and fungi by raindrops
研究揭示了雨滴撞击植物和真菌特化溅射杯的凹面时，通过流体沿测地线运动形成两种关键射流，并构建最小运动学模型预测了优化射流的锥角，与天然结构一致。
2025-11-03 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Bubble oscillations and motion under vibration
振动下的气泡可以以不寻常的方式表现，例如，克服浮力向下移动。虽然由于Bjerknes力引起的气泡向下运动在接近气泡共振频率的声学频率下是公知的，但是这些实验表明，这些效应也可以在相对低的频率下观察到。实验是在一个薄的，准二维的矩形丙烯酸盒部分填充有20 cSt的PDMS硅油与覆盖的环境空气。该装置经受正弦轴向振动，该正弦轴向振动产生气-液自由表面的破裂，产生进入空气中的液体射流，从这些射流中夹断的液滴，由于这些液滴的冲击而在液体中形成气穴，以及界面下方的气泡输送。所附视频的振动条件为280 Hz频率、15 g加速度和94微米峰间位移。视频中显示的行为包括以下内容。1.自由表面破裂成射流和液滴，并在自由表面下形成气泡。2.由此产生的气泡在单元中向下移动。3.气泡被吸引到细胞深处的第一个气泡，并最终在细胞底部合并形成一个大气泡。4.气泡团在单元底部合并形成更大的气泡，该气泡稳定在自由表面以下的悬浮位置，并起到抑制表面破裂的作用。5.悬浮气泡的界面及其破碎过程与自由表面破碎成射流和液滴的过程相似，但气泡中的射流是向下的。桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）是一个多项目实验室，由洛克希德·马丁公司的全资子公司桑迪亚公司管理和运营，根据合同DE-AC 04 - 94 AL 85000为美国能源部国家核安全管理局服务。
2011-10-12 physics.flu-dyn
Length-scale cascade and spread rate of atomizing planar liquid jets
采用水平集和流体体积界面捕捉方法，对不可压纳维-斯托克斯方程进行了直接数值模拟，研究了平面液体射流的初始破碎。在较宽的雷诺数（$Re$）、韦伯数（$We$）、密度比和粘度比范围内，计算了气液界面局部曲率半径和局部错流位移的PDF。分析了一次雾化过程中液体-结构长度尺度的时间级联和液体射流的扩展速率。不同的表面结构，如叶片，韧带和液滴的形成率，比较不同的流动条件下，并解释在每个雾化域，我们最近确定的涡流动力学。随着$We$的增加，表面的平均曲率半径减小，小液滴的数量增加，并且级联和表面积增长以更快的速率发生。喷雾角主要受$Re$和密度比的影响，在较高的$Re$、较高的密度比和较低的$Re$下，喷雾角较大。喷雾扩展速率相对于$Re$的变化归因于从射流核心拉伸的韧带的角度，该角度随着$Re$减小而增大。气体粘度对液滴尺寸分布和喷雾角的影响可以忽略不计。然而，增加波长与板厚比，增加喷雾角和结构级联率，而减小液滴尺寸。最小长度尺度更多地由表面张力和液体惯性决定，而不是由液体粘度决定，而气体惯性和液体表面张力是决定喷雾角的关键参数。
2018-08-28 physics.flu-dyn
Nonlinear Stability and Dynamics of Supersonic Compressible Flows
本研究通过多重尺度法推导振幅方程，对超音速可压缩剪切流进行弱非线性稳定性分析，揭示了依赖于Mach数的分岔行为和非线性饱和机制，填补了线性与完全非线性分析之间的空白。
2025-05-27 astro-ph.HE physics.ao-ph physics.comp-ph
Conical-focusing: Mechanism for singular jetting from collapsing drop-impact craters
快速的微射流可以从液体池中出现，这是由于跌落撞击坑的反弹，或者当气泡在其表面破裂时。最快的喷气式飞机是西北风，它是海洋和一杯香槟中气溶胶的来源，对气候和嗅觉至关重要。最奇异的射流，它有一个最大的速度为137 $\pm$ 4米/秒，直径为12 $μ$米，在降低环境压力下，产生时，一个小凹坑形成在火山口底部和反弹没有捏断一个小气泡。这个凹坑的反弹是纯惯性的，但对初始条件非常敏感。高分辨率的数值模拟揭示了一种新的聚焦机制，它驱动收敛的锥形通道内的最快的射流，其中夹带的空气片提供有效的滑移在锥形收敛流的外边界处进入射流。这种配置绕过了喷射速度的任何粘性截止，并解释了在该现象的详细实验中观察到的极端敏感性。
2022-09-08 physics.flu-dyn
A universal shape function for rising jets
溅入深层液体的小水滴有时会以小的上升射流的形式出现，例如当水滴溅入水池或咖啡滴入杯子时。在这里，我们描述了不断增长和上升的射流不断重新分配其流体，以保持源自基于射流减速的表面张力的通用形状;在上升射流的形状始终相同的意义上，该形状是通用的;只有缩放取决于流体参数和减速。提出了一个无粘射流的运动方程，假设时间依赖性，但均匀的减速;运动方程是无量纲的，通过使用广义的时间依赖性毛细管长度${λ_c}$，并数值求解。作为一个解决方案的凹形状的功能，发现这是完全由三个可测量的物理参数：减速，质量密度和表面张力确定的;它被发现，基于表面张力的减速的射流规模与二次射流基地的大小。从射流形状得到的减速值与从上升射流高度的时间图计算出的减速值吻合得很好。
2016-11-23 physics.flu-dyn
Liquid acrobatics
我们的实验是将一股连续的气体注入到一种浅的液体中，类似于人们如何向一个放置在一个几乎空了的饮料底部的吸管吹气。通过改变吸管（这里是一根金属针）的角度，我们观察到各种动态，我们使用高速摄像机拍摄。最值得注意的是一个中间状态，其中周期性射流从空气-液体界面爆发并分裂成空气中的液滴。这些液滴描绘出抛物线轨迹，并在最终聚结之前在空气-液体界面上反弹。每个射流的形状以及射流之间的时间非常相似，导致液滴具有几乎相同的轨迹。下面的文章伴随着链接的流体动力学视频提交给画廊的流体运动在2008年。
2008-10-09 physics.flu-dyn
Computing the viscous effect in early-time drop impact dynamics
液滴在固体表面上的冲击涉及许多相互交织的物理效应，并且受到液滴速度、表面张力、环境压力和液体粘度等的影响。Kolinski等人（2014 b）的实验表明，液体-空气界面甚至在接触之前就开始偏离固体表面。他们发现，界面的剥离开始于一个临界时间，该时间与液体运动粘度的平方根成比例。为了理解这一点，我们研究的方法的液滴对固体表面的存在下，一个干预的气体层。我们采用数值方法求解二维液体的纳维-斯托克斯方程和气体的可压缩润滑方程。通过这种方法，我们恢复实验捕获的早期液体粘度对液滴冲击的影响，但我们的研究结果表明，提离时间和液体运动粘度有一个更复杂的依赖比平方根标度关系。我们还预测了液-气界面的界面张力对液滴冲击的影响，表明它介导了提离行为。
2021-08-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Quantitative analysis of the dripping and jetting regimes in co-flowing capillary jets
我们研究了一种液体射流，它在一个封闭的微流体几何形状内的外部共同流动的液体中分解成液滴。射流破碎可以在喷嘴之后以称为滴落的现象发生，或者通过从喷嘴破碎长距离的液体射流的产生发生，这称为喷射。传统上，这两个制度已被认为反映了两种时空不稳定性的流体射流，滴状制度对应于一个绝对不稳定的射流和喷射制度对流不稳定射流的存在。在这里，我们提出了定量测量的滴水和喷射制度，无论是在一个非强制性的和强制的状态，并比较这些测量与最近的理论研究的时空不稳定性的有限液体射流在一个共同流动的液体。在非受迫状态下，液体射流的振荡和破碎的频率被测量，并与理论预测进行比较。作为内流率的函数的射流振荡的主频率同意定性与理论预测的喷射制度，但不是在滴制度。在强制状态下，实现与周期性的激光加热，滴制度被发现是不敏感的扰动和液滴形成的频率保持不变。相反，喷射方案放大了外部施加的频率，其在由外部力施加的频率下转化为液滴的形成。总之，滴状和喷射状态分别表现出绝对和对流不稳定流的主要特征，但滴状状态中的频率选择不受稳定性分析预测的绝对频率的支配。
2011-09-29 physics.flu-dyn
Understanding the liquid jet break-up in various regimes at elevated pressure using a compressible VOF-LPT coupled framework
本文在OpenFOAM中开发了一个可压缩VOF-LPT耦合求解器，并利用它对LJICF进行了数值模拟。这种方法有助于准确地预测一个复杂的主要破碎的欧拉框架和二次雾化的球形液滴使用计算效率的LPT方法。耦合求解器与AMR的严格验证的液体射流在不同的操作条件下的横流。进一步研究了动量通量比和韦伯数对横流中各种流动特性和液体射流破碎现象的影响，并确定了液体射流破碎区的流向位置。在低动量通量比在袋破碎制度，预测表明，液体射流破碎发生由于增长的类似的不稳定性，通常观察到的高速液体片雾化。短波长假设的无粘色散关系类似于在这种情况下观察到的Kelvin-Helmholtz型不稳定性，而不是瑞利-泰勒不稳定性在高动量通量比的表面破碎制度。还提出了沿液柱横向边缘的剪切破碎是由于在液柱周围通过的空气的剪切层不稳定性而发生的。模拟波长紧密匹配的威廉森相关的剪切层不稳定性周围的圆柱体：一个形状类似的横截面的液体柱的底部。结果表明，在低动量通量比和中等韦伯数下，存在明显的流光或分叉现象。进一步的研究表明，内部液体边界层和液体射流后面的三维流场负责流光的形成。
2023-01-08 physics.flu-dyn
Whipping Instabilities in Electrified Liquid Jets
液体射流可能会产生不同类型的不稳定性，如所谓的瑞利-高原不稳定性，它会将射流分解成液滴。然而，当我们将液体喷流雾化并在其表面引入电荷时，可能会出现另一种类型的不稳定性。其中，最常见的是所谓的鞭梢不稳定性，其特征是猛烈和快速的冲击射流。在提交的流体动力学视频中（见http：//hdl.net.net/1813/11422），我们将展示介电液体浴中的不稳定带电甘油射流，这允许增强不稳定性的可视化。出于这个原因，这可能是第一次，这些现象是可视化的足够清晰，分析功能的影响，通过射流的进料液体流量或作为令人惊讶的自发稳定在一些关键距离接地电极。
2008-10-01 physics.flu-dyn
Viscous influences on impulsively generated focused jets
针对脉冲生成聚焦射流中自由表面粘性影响研究空白，通过实验与数值模拟揭示切向质量动量传递及粘性对其的作用，提出射流速度预测方程，为相关应用的粘性界面动力学提供新视角。
2025-08-19 physics.flu-dyn
Stability and accuracy of the weakly compressible SPH with particle regularization techniques
本文提出并验证了两种新的粒子正则化技术的光滑粒子流体动力学（SPH）数值方法，以提高其稳定性和精度的自由表面流动模拟。我们介绍了我们最近在[1]中的移动粒子半隐式（MPS）方法的背景下提出的动态成对粒子碰撞（DPC）正则化技术的一般形式。DPC加上标准的粒子移位（PS）技术已经产生了一个混合的方法，我们建议，以减轻自由表面和飞溅区域的颗粒聚集问题。我们验证了所提出的技术的四个基准情况下：（i）振荡液滴，（ii）二维水溃坝，（iii）二维水晃动，（iv）三维水溃坝对刚性障碍物。我们评估它们对测试用例的稳定性、准确性和守恒性的影响。定性和定量分析的结果表明，尽管其简单，DPC技术是更有效地减少空间无序和捕获的碰撞事件相比，标准和新改进的混合PS方法。尽管混合PS技术改善了自由表面处的颗粒分布，但它仍然遭受PS方程的不一致实施，这在长期模拟中非物理地增加了流体体积并违反了势能守恒。总的来说，保守DPC算法被证明是一种简单而有效的替代正则化技术，用于模拟这种高度动态的自由表面流。
2022-04-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Study of Instability of Liquid Jets Under Gravity
水射流在重力作用下的破碎是一种常见的现象。Rayleigh认识到表面张力在水射流不稳定性中的作用，提出了Plateau-Rayleigh理论。由波长大于一定值的扰动波产生的沿着射流长度向下的颈部和凸起随着时间的推移而不断增长，并最终导致射流分裂成液滴。扰动波的影响已被实验研究，并证实了理论的要点。然而，关于这些扰动波的起源并没有明确的解释。最近，反冲毛细波作为一个重要的扰动波源的想法已被强调。剩余连续射流在其分裂点处的终点的反冲被认为是作为反冲毛细管波向上行进，该反冲毛细管波在射流起源的喷嘴的嘴部处被反射。反射的毛细波沿着射流向下传播，其多普勒频移波长作为扰动波。我们建立了一个实验来直接验证反冲毛细波的存在和影响，并提出了我们的实验的一些初步结果。
2016-08-17 cond-mat.other physics.flu-dyn
Assessment of diffuse-interface methods for compressible multiphase fluid flows and elastic-plastic deformation in solids
本文介绍了三种用于模拟不可混溶、可压缩多相流体流动和固体中的弹塑性形变的扩散界面方法。第一种方法是Cook（2007）、Subramaniam等人的局部人工扩散率方法，（2018），以及Adler和Lele（2019），其中将人工扩散项添加到守恒方程中。第二种方法是基于Shukla等人的准保守方法的梯度形式方法，（2010）和Tiwari等人，（2013），其中扩散和锐化项（一起称为正则化项）被添加到守恒方程中。第三种方法是基于Jain等人的完全保守方法的发散形式方法，（2020），其中正则化项被添加到守恒方程。这项工作的主要目标是比较这三种方法在他们的能力，以保持：恒定的界面厚度;的守恒属性;和准确的界面形状的长时间集成。这项工作的第二个目标是不断扩展这些方法来模拟固体材料之间的强度接口。为了评估和比较这些方法，它们被用来模拟各种各样的问题，包括（1）空气中气泡的平流，（2）冲击波与空气中氦气泡的相互作用，（3）冲击波相互作用和水中气泡的破裂，以及（4）铜-铝界面的里希特迈尔-梅什科夫不稳定性。目前的工作重点是比较这些方法在相对粗糙的网格分辨率的限制，这说明了这些方法的真实性能。这是因为在工程感兴趣的大规模模拟中，使用数百个网格点来解析单个气泡或液滴是不切实际的。
2021-09-20 physics.comp-ph physics.flu-dyn
