Efficient Extraction of Atomization Processes from High-Fidelity Simulations
了解液体射流中的一次和二次雾化过程对于描述工业应用中的喷雾分布和液滴几何形状至关重要，并且对于开发基于物理的低保真雾化模型（可以快速预测这些喷雾）至关重要。数值建模和计算资源的重大进展使研究小组能够进行详细的数值模拟，并准确预测雾化的物理特性。这些模拟可以产生数百TB的数据。这些数据集的巨大规模限制了研究人员分析它们的能力。因此，在模拟结果中没有分析相干液核破碎成液滴的过程，即使存在完整的射流动力学描述。本工作应用液滴物理提取技术高保真模拟跟踪破碎事件和数据与当地流动。雾化过程的数据存储在Neo4j图形数据库中，提供了易于访问的格式。结果提供了一个强大的，定量描述的雾化过程和细节的局部流场将是有用的低保真度雾化模型的发展。
2022-05-09 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation for Parametric Vertical Vibration and Atomization of Sessile Drops
本文通过直接数值模拟研究固着液滴垂直振动与雾化，揭示方位波次谐波响应源于界面波谐波而非法拉第波，并阐明主、次夹断分别受粘性-毛细标度和振动惯性力控制。
2023-07-13 physics.flu-dyn
Secondary atomization of liquid columns in compressible crossflows
液滴的二次雾化是许多工业和工程应用中常见的物理现象。对于高速可压缩流中的雾化，人们的了解不如对低马赫数雾化的研究多。了解二次雾化机理的关键是在一系列物理条件下检查破碎特性和液滴轨迹。在这项研究中，一个平面冲击波冲击圆柱形水柱（$ρ_l=1000 \rm~kg/m^3$）的韦伯数范围内的三个数量级（$\sim 10^0-10^3$）进行了模拟。模拟了四种不同的入射激波速度（$M_s=1.47, 2, 2.5, 3$），这些速度引起了亚音速、跨音速和超音速横流通过柱体。流场求解使用可压缩多组分Navier-Stokes方程求解器与毛细管力。流体不可渗透性通过界面锐化方案来保持。总体而言，各种各样的复杂的界面动力学捕获的物理条件的研究范围。此外，虽然液柱的非定常阻力系数使用未变形的直径显示出对韦伯数的依赖性，但使用变形的直径的计算显着降低了依赖性，特别是对于超音速情况，影响了雾化模拟中的亚网格液滴建模。一个初步的欠分辨三维模拟液滴破碎显示合理的协议与实验数据，表明未来的调查的数值方法的潜力。
2019-07-10 physics.flu-dyn
Characterizing primary atomization of cryogenic LOX/Nitrogen and LOX/Helium sprays by visualizations coupled to Phase Doppler Interferometry
ONERA – The French Aerospace Lab（法国航空航天实验室）；CNES – Launcher Directorate（国家空间研究中心发射器管理局）
本研究在 MASCOTTE 低温试验台上结合高速可视化与 PDI，测量 LOX/氮气和 LOX/氦气并流雾化近喷嘴处液滴的速度与尺寸，为一次雾化建模和数值模拟初始化提供实验数据。
2025-10-21 physics.flu-dyn
Elliptical liquid jets in a supersonic cross-flow: Influence of J on atomization mechanism and unsteadiness
Interdisciplinary Centre for Energy Research, Indian Institute of Science - Bangalore（印度科学学院跨学科能源研究中心）；Propulsion and Power, Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学航空航天工程学院推进与动力系）；Department of Aerospace Engineering, Indian Institute of Science - Bangalore（印度科学学院航空航天工程系）；Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Science - Bangalore（印度科学学院机械工程系）
研究超音速横向流中椭圆液柱的雾化机制和不稳定性，探讨J对液柱破裂机制、激波结构及不稳定性相互作用的影响，发现J变化影响雾化过程和不稳定性特征。
2025-12-29 physics.flu-dyn
Generation of Fine Particles with Specified Characteristics
该研究致力于产生具有特定特征的细颗粒和液滴流，以解决广泛的科学问题。研究了雾化气体密度、气速、质量流率和液膜厚度对液滴形成的影响。提出并实验证实了从粗多分散流中高效利用二次液滴产生细颗粒的假设。开发了一种原型装置，以实现从主要多分散流中分离所需液滴部分的想法。在精细液体雾化的情况下，所开发的喷雾系统使得能够增加气-液滴流浓度。论证了采用喷雾分离法和稀溶液雾化法制备不同分散性和形貌颗粒的可能性。确定了产生具有特定特性的液滴流的系统设置标准。一个拉瓦尔喷嘴的设计建议液体雾化。一系列的数值实验表明，在喷嘴出口处的气体压力（密度）的显着降低提供了气体流量的增加。数值计算结果表明，所设计的拉瓦尔喷嘴可使细雾化效率提高30%。
2013-10-11 physics.flu-dyn
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
Shock induced atomisation of a liquid metal droplet
本研究以Galinstan为对象，对比了高韦伯数下氧化性、惰性环境及常规流体中的液滴雾化动力学，明确了剪切诱导夹带破碎模式，解释了氧化导致的二次液滴形态差异并提出预测框架。
2023-05-05 physics.flu-dyn
Bags mediated film atomization in a cough machine
本文通过实验与数值模拟研究咳嗽机中强剪切气流作用下薄液膜的雾化过程，揭示膨胀袋状结构的形成与回缩孔洞驱动的破裂机制，并阐明流体粘度对生成更小液滴的稳定作用。
2023-07-06 physics.flu-dyn
Progress on surface curvature analysis for describing atomization using 2P-LIF images
本文提出利用表面曲率分布（SCD）结合2P-LIF实验图像，连续描述液-气界面从初始失稳到液滴形成的全过程，并可在雾化早期预测喷雾最终特性及直径分布。
2025-02-03 physics.flu-dyn
Vortices catapult droplets in atomization
本文研究了平面两相混合层中的液滴喷射机理。气-液界面上的任何扰动都发展成开尔文-亥姆霍兹波，并且波峰形成薄液膜，该液膜随着波向下游发展而拍打。增加气体速度，观察到膜破裂成液滴，液滴最终以大角度被抛入气流中。在大部分动量是水平方向的流动中，观察到这些大的喷射角是令人惊讶的。我们的实验和模拟表明，回流区的增长下游的波，并导致涡脱落类似的尾流的后向步骤。喷射机理是液膜与旋涡脱落序列相互作用的结果：在波尾区出现回流区，液膜从波峰处出现，回流区分离成旋涡，由于旋涡的离开，波上气流瞬间重新附着，重新附着的气流向下推动液膜;此时，在波的尾流中--就在液膜现在所处的位置处--产生了新的再循环涡流;液膜以类似于袋破裂事件的方式被新形成的再循环涡流从下方吹起;所产生的液滴被再循环涡流弹射。
2016-01-28 physics.flu-dyn
Statistical evaluation and Phase Doppler Anemometry data processing of rotary atomization
本研究针对旋转雾化外部喷雾特性，提出基于径向-切向速度比和正径向速度分量的过滤方法，有效去除偏置液滴，提高拟合精度，并揭示速度拟合参数随径向距离的规律。
2024-02-08 physics.flu-dyn
Influence of the ambient pressure on the liquid accumulation and on the primary spray in prefilming airblast atomization
在平面预膜空气雾化喷嘴结构中，利用粒子图像测速（PIV）和阴影技术研究了环境压力对破碎过程的影响。环境压力在1至8巴之间变化。其他研究的参数是气体速度和膜负载。从单相PIV测量，它被发现，在预膜附近的气体速度部分匹配的分析配置文件从近尾流理论。液体积聚的特征是从直接位于预膜器下游的液相的阴影图像中提取的。两个不同的特征长度，以及韧带的速度和破碎频率被确定。此外，在液体积聚的直接下游产生的液滴被捕获。因此，给出了每个操作点的喷雾Sauter平均直径（SMD）和平均液滴速度。这项研究的新颖之处在于，这些量与环境压力的标度律推导出来。的积累和SMD的特征长度之间的相关性被观察到，从而加强的想法，液体积累决定的主要喷雾特性。本文基于一个客观判据，提出了一个区分一次破碎区和二次破碎区的阈值。它还表明，考虑到非球形液滴显着修改的液滴尺寸分布的形状，从而强调需要使用阴影法时，调查初级分裂。此外，环境压力和速度也会相应变化，以保持气动应力$ρ_g U_g^2$恒定。这导致几乎相同的液体积聚和喷雾特性。
2020-01-26 physics.flu-dyn
Liquid Atomization out of a Full Cone Pressure Swirl Nozzle
本文对全锥压力旋流喷嘴内的液体雾化进行了深入的数值、理论和实验研究。第一部分是对内流的研究。利用CAD和CFD软件确定了喷嘴出口流动的重要参数。一个重要的结论是存在两个流动区域：一个是相对缓慢运动的（边界层），另一个是以很高的角速率（约100 000 rad/s）几乎呈固体旋转的，厚度约为喷管截面的4/5。然后，对喷嘴外的流动进行了理论和实验分析。在理论部分，最大液滴的大小成功地与线性不稳定性理论的结果进行了比较。然而，它也表明，该理论不能解释发生的小滴观察到的稳定域中的大小接近Kolmogorov和泰勒湍流长度尺度。相位多普勒粒子分析仪（PDPA）被用来表征液滴的尺寸和速度分布。由于离心力，较小的液滴倾向于在喷雾轴上占优势，并且当增加与喷嘴的距离时，在PDF中逐渐出现接近泰勒长度尺度的峰值。然后假设这些小液滴是湍流级联雾化过程的结果，并且在喷嘴附近区域，由于离心分离很小，因此PDF可以符合对数稳定定律（Rimbert和Séro-Guillaume，2004）。发现稳定性指数的值为1.35，非常接近先前的实验结果1.39（Rimbert和Delconte，2007），但远离已知的理论值1.70（Rimbert，2010）。这让我们考虑一个稍微不同的基本过程，由于湍流的螺旋性质。
2010-08-14 physics.class-ph physics.flu-dyn
Detailed numerical simulations of atomization of a liquid jet in a swirling gas crossflow
液体射流在高速横流气流中的破碎具有广泛的工程和技术应用，特别是在航空航天工业的燃气轮机发动机燃烧室中。在这项研究中，我们提出了基于流体体积法的直接数值模拟的液体射流注入旋转横流的气体。液体从中心管径向向外喷射到具有旋转气体横流的受限环形空间。射流破碎的基本特征，包括射流压扁，表面波和剥离的液滴从射流的边缘被捕获的模拟。讨论了旋流对喷雾特性的影响，如射流轨迹、液柱破碎长度、液滴尺寸、形状因子和速度分布等。液滴尺寸随涡流增大而增大，穿透力略有减小。此外，轨迹遵循的角度（方位角）小于入口处涡流的几何角度。有趣的是，我们还观察到聚结事件下游的射流，影响最终的液滴尺寸分布的几何形状考虑在这项研究中。
2020-01-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Breakup dynamics in primary jet atomization using mesh- and interface- refined Cahn-Hilliard Navier-Stokes
我们提出了一种技术来执行界面分辨模拟复杂的破碎动力学在两相流中使用的Cahn-Hilliard纳维-斯托克斯方程。该方法动态地减小了相关区域的界面厚度参数，同时提高了局部网格分辨率，防止了数值伪影。我们进行了详细的数值模拟的脉冲射流雾化，显示了一个复杂的级联的破碎机制，涉及片破裂和细丝的形成。为了理解细化对破碎的影响，我们分析了液滴尺寸分布。所提出的方法开辟了解决各种多相流现象的模拟。
2022-09-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
High-Fidelity Multi-Scale Simulation of Swirled Air-blast Atomization with Comparison against Experiments
针对液体燃料雾化建模难的问题，提出基于亚格子尺度与薄结构破碎模型的多尺度多域模拟方法，对旋流同轴雾化器喷雾进行端到端建模，并将在相同工况下与实验定量验证。
2023-11-07 physics.flu-dyn
An analytical and experimental study of secondary atomization for vibrational and bag breakup modes
本文通过实验和理论研究了液滴的袋状破碎，确定了破碎起始的韦伯数边界，并分析了液滴尺寸分布及索特平均直径，揭示了粘性对破碎过程的影响。
2023-06-17 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Shock-induced drop size and distributions
本文通过质量与能量守恒积分分析，提出激波诱导液滴破碎中液滴尺寸与分布的更新预测形式，并验证其可依据速度比和流体性质在合理精度内预测液滴尺寸及分布偏斜。
2024-07-07 physics.flu-dyn
Understanding liquid-jet atomization cascades via vortex dynamics
采用水平集（LS）和流体体积（VoF）表面跟踪方法对不可压纳维-斯托克斯方程进行直接数值模拟（DNS），研究了平面液体射流的时间不稳定性。$λ_2$等值线用于将涡动力学与射流破碎的不同阶段的表面动力学相关联，即，叶形成、叶穿孔、韧带形成、拉伸和撕裂。在初级破碎过程中，发现了三种不同的破碎机制，并在气体韦伯数（$We_g$）与液体雷诺数（$Re_l$）的参数空间上进行了分类。本文从涡动力学的角度对这些机制进行了分析。涡动力学解释了发夹的形成，发夹和Kelvin-Helmholtz（KH）辊之间的相互作用解释了叶瓣的穿孔，这归因于叶瓣顶部和底部两个相反取向的发夹涡的流向重叠。高$Re_l$时波瓣前缘上波纹的形成也与KH涡的发夹结构的位置和结构有关。在低$Re_l$和低$We_g$下，由于高的表面张力和粘性力，抑制了小尺度波纹并阻止孔形成，因此瓣穿孔和波纹形成受到抑制。流向涡度的产生-导致三维不稳定性-主要是由涡拉伸和斜压扭矩在高和低密度比，分别。流向涡的产生及其与展向涡的相互作用产生了各种流动条件下的液体结构。了解液膜破碎和相关的旋涡动力学是控制一次雾化液滴尺寸分布的关键。
2018-01-16 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
Singular jets during droplet impact on superhydrophobic surfaces
Tianjin University（天津大学）；State Key Laboratory of Engines, Tianjin University（天津大学内燃机国家重点实验室）；National Industry-Education Platform of Energy Storage, Tianjin University（天津大学储能产教融合平台）；State Key Laboratory of Chemical Engineering, Tianjin University（天津大学化工国家重点实验室）
研究发现超疏水表面液滴撞击过程中存在由水平惯性引发的新型奇异喷射现象，揭示了其形成机制与状态图谱。
2025-12-02 physics.flu-dyn
Impinging Jets and Droplet Dynamics
在这段流体动力学视频中，展示了高保真度数值模拟的结果，这些结果已经被用来研究由两个撞击射流形成的液膜的流动和液滴动力学。采用基于八叉树网格的自适应网格加密（AMR）的三维VOF方法[1]模拟了与冲击射流、二次破碎和液滴二元碰撞相关的各种流型。除了AMR之外，还开发和实施了基于厚度的细化算法，以有效地解决各种尺度的表面张力驱动的界面流。
2011-10-14 physics.flu-dyn
Breakup of liquid jets and the formation of satellite and subsatellite droplets
液体射流的自发分裂导致液滴链的形成，这是日常观察到的现象，例如在下雨过程中和在打开的水龙头下。我们在这里报告喷墨打印实验的液滴的形成与现有的理论是不一致的，此后提出了一个新的概念，表面积最小化，以解决液滴形成的条件。该新概念还能够预测卫星和亚卫星液滴的形成，这不能被经典的瑞利液滴形成理论所理解。本文还提出了一种新的液体射流演化行为，即射流先转变为液滴，然后再转变为等半径射流。目前的结果可以应用到各种学科的液体射流。
2018-05-17 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
Size distribution of a drop undergoing breakup at moderate Weber numbers
本文通过阴影成像和数字同轴全息技术研究中等韦伯数下液滴双袋破碎，发现其呈双峰尺寸分布，并验证Jackiw-Ashgriz模型能有效预测不同韦伯数下的液滴尺寸分布。
2023-02-23 physics.flu-dyn
Numerical Simulation of Reacting and Non-Reacting Liquid Jets in Supersonic Crossflow
University of Michigan（密歇根大学）
本文通过自适应网格细化与流体体积法对马赫数约4.5的超声速横流中反应与非反应液体射流进行多相模拟，揭示了动量比、自由流温度对穿透、混合及燃烧效率的影响机制。
2025-04-28 physics.flu-dyn
Temporal atomization of a transcritical liquid n-decane jet into oxygen
本文通过两相低马赫数数值模拟研究跨临界条件下正癸烷射流进入氧气中的早期混合与变形，揭示低表面张力下类气体剪切变形主导表面积增长而非传统液滴雾化。
2022-04-21 physics.flu-dyn
Deformation and breakup of the liquid ligament with various disturbances on the interface in shear flow
本研究数值分析剪切流中界面扰动对液体射流变形破碎的影响，发现高波数扰动加速分裂、均匀液滴并提升雾化质量。
2024-06-25 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
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
Spray characteristics from nasal spray atomization
除了局部递送之外，鼻喷雾剂提供了体循环的替代药物施用途径，因此避免了对痛苦的侵入性递送技术的需要。尽管鼻腔给药具有潜力，但迄今为止对鼻腔给药疗效的研究一直存在冲突。特别地，鼻喷雾沉积的计算研究，例如计算流体动力学（CFD）需要现实的初始喷雾条件，这在文献中是缺乏的。本研究的目的是提供基准实验数据的CFD输入表征四种不同类型的市售鼻喷雾剂用于耳鼻喉科（耳鼻喉科）诊所。喷雾特性通过高速摄像获得，而液滴尺寸分布（DSD）的测量获得激光衍射。评价了三个驱动力，代表了普通成人、普通儿童和施加到喷雾装置的最大力的用例。结果表明，驱动力影响喷雾速度，喷雾持续时间，DSD，和破碎长度。发现了Rosin-Rammler直径分布、喷雾锥角、分散角和破碎长度的定量数据，辅助具有现实值的计算模型，从而改善了未来鼻腔喷雾药物递送的CFD研究。
2022-05-04 physics.flu-dyn physics.med-ph
Long-term temporal dependence of droplets transiting through a fixed spatial point in gas-liquid twophase turbulent jets
本文对双粒子动态分析仪测量的气液两相湍流射流信号进行了重标极差分析。提出了一种新的重标度距离分析来研究这些非均匀采样信号。得到喷雾体中速度和其它被动标量的Hurst指数为0.59 $\pm $ ~（0.02），分维为1.41 $\pm $ ~（0.02），这与前人的结果非常一致，而且比前人的结果更精确。这些标度指数被发现是独立的配置和尺寸的喷嘴和流体流。因此，这种类型的系统形成具有不变标度性质的普适类。
2008-01-05 physics.flu-dyn
Droplet size and velocity measurements in a cryogenic jet flame of a rocket-type combustor using high speed imaging
本文利用高速阴影成像结合PTV和PIV方法，在1MPa燃烧室中测量了液氧/气态氢同轴剪切喷注反应射流的液滴尺寸与速度，并与冷流及相位多普勒数据对比，揭示了火焰对液滴尺寸演化的影响。
2024-08-30 physics.app-ph physics.flu-dyn
Modeling Drop Deformation Effects in the Euler-Lagrange Prediction of Liquid Jet in Cross Flow
由于稠密区液相体积分数较高，采用欧拉-拉格朗日（EL）方法对喷雾雾化过程进行精确预测具有挑战性。这实际上将取代在标准EL方法中通常被忽略的气相的显著部分。此外，在模拟稠密喷雾时，由于气动力、表面张力和粘性力的相互作用而引起的液滴变形通常被忽略。在这项工作中，为了使用EL方法捕获体积位移效应，考虑了气相体积分数的时空变化。这导致了零马赫数、变密度方程，在动量方程和连续性方程中都产生了源项。结果表明，连续源项增加了喷嘴附近载相的速度和动力学。然而，由于射流的扩散和液滴的分散，这些影响在下游进一步减小。为了量化液滴变形的影响，不同的模型进行了比较与实验数据。不同的破碎制度进行了研究，以确定每个政权的最佳模型。形状变形的影响是孤立的，通过执行一个单一的液滴注入到横流的流动条件类似的袋式破碎。与忽略变形的情况相比，观察到液滴运动的显著偏差。
2020-07-20 physics.flu-dyn
Sprays from droplets impacting a mesh
在液体喷雾应用中，喷雾通常通过液体片或射流的形成和不稳定而产生。这种雾化过程的缺点是，破碎通常是高度不规则的，导致液滴尺寸的广泛分布。由于这些尺寸由韧带厚度和尺寸控制，因此单分散喷雾应由光滑且尺寸相等的韧带组成。创建平滑且大小相等的韧带的直接方法是通过对网格的液滴冲击。在这项工作中，我们表明，这种方法并不产生单分散液滴，但相反的液滴尺寸分布是非常广泛的，大量的小卫星滴。我们表明，碎片是由喷射不稳定性，其中初始扰动所造成的注射过程中的长波长的干扰，确定最终的韧带破裂的结果。在不稳定过程中，这些扰动的波峰由薄韧带连接，这是大量小液滴的主要原因。由于液滴之间的相对速度小，二次聚结过程通过减少小液滴的量而部分地掩盖了这种效果。在这个系统中的许多参数中，我们描述了改变网格尺寸、网格刚度、冲击速度、润湿性质、通过仅关注水滴来保持液体性质相同的效果。我们进一步执行格子玻尔兹曼模型的影响过程中，再现实验数据中看到的关键功能。
2018-12-06 physics.flu-dyn
Data-driven modelling for drop size distributions
本文提出基于高斯过程回归的数据驱动框架，利用喷雾角度、雷诺数和韦伯数预测液滴尺寸分布及其不确定性，并通过积分方法显著提升尾部预测精度，为多相流液滴建模提供新途径。
2023-05-29 physics.data-an physics.flu-dyn
Impact of a microfluidic jet onto a pendant droplet
高速微流体射流可以通过热空化过程产生：从微流体通道内的液体蒸发，形成快速膨胀的气泡，并通过流动聚焦效应产生射流。在这里，我们研究的影响和横向的悬垂液滴上这样的射流。在冲击时，产生膨胀的空腔，并且在临界冲击速度以上，射流横穿整个液滴。我们预测的临界穿越速度（i）从一个简单的能量平衡和（ii）通过比较的杨拉普拉斯和动态压力在碰撞过程中产生的空腔。我们将模型预测与实验进行对比，在实验中，我们改变了悬垂液滴的液体性质，并找到了良好的一致性。此外，我们评估了表面活性剂和粘弹性效应如何影响临界冲击速度。我们的研究结果是相关的研究无针注射，在类似的速度和尺寸的射流正在使用。鉴于我们系统的简单性，我们可以系统地改变目标属性，并揭示它们对冲击动力学的影响，这在注射到真实皮肤中时是一个真正的挑战。
2021-05-26 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
Instability of Compressible Drops and Jets
我们重新审视了经典的问题，由表面张力举行的液滴和射流的稳定性，同时考虑散装流体的可压缩性和空间尺寸作为自由参数。通过模态分析，它表明，存在一个临界压缩性以上的液滴（和磁盘）变得不稳定的球形扰动。对于给定的可压缩性值（以及平衡时的表面张力和密度值），该不稳定性准则提供了一个最小半径，低于该半径，液滴不能稳定平衡。由于上述不稳定模式的存在，这对应于一个均匀扰动的圆柱射流，瑞利-高原不稳定性的圆柱的色散关系急剧变化。特别是，我们确定了另一个临界压缩性以上的均匀不稳定模式占主导地位。对非相对论性和相对论性理想流体进行了分析，其中忽略了自引力。
2012-03-01 nucl-th physics.flu-dyn
Droplet sizes from impulsive capillary jets: an exponential distribution with no lower cut-off
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
该研究发现脉冲毛细射流产生的液滴尺寸无下限截断，服从由空穴半径设定尺度的指数分布，加载方式而非仅流体决定喷雾形状，修正了此前认为液滴尺寸有粘性毛细长度下限的结论。
2026-10-05 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
Effect of the blast wave interaction on the flame heat release and droplet dynamics
本文实验研究了燃烧液滴与同轴冲击波相互作用下的火焰熄灭、热释放速率增强及液滴雾化行为，揭示了不同马赫数下火焰动力学和液滴响应规律。
2024-09-28 physics.app-ph physics.flu-dyn
Spatial evolution of droplet size and velocity characteristics in a swirl spray
本研究通过旋流雾化器测量不同位置液滴特性，划分近场与远场区域，揭示尺寸与速度分布演化规律，为燃烧设计提供依据。
2024-12-17 physics.flu-dyn
Elastocapillary Worthington jets
冲击液滴在非润湿基底上的回缩通常与沃辛顿射流的形成相关联，沃辛顿射流由回缩液体供给。已知液体的非牛顿流变学影响撞击液滴的回缩。在这里，我们提出了一种新的现象，粘弹性液滴的影响，非可吸收基板。我们发现，液体的粘弹性导致在拉伸沃辛顿射流的\emph{elastocapillary}制度，区别于钉扎接触线和细长的射流，不脱离液滴。我们确定的影响条件，在韦伯数-德博拉数相空间，观察这些\emph{elastocapillary}沃辛顿喷流。这样的射流表现出有效的几乎线性（在时间上）的应变速率的变化。在进一步延伸时，射流呈现串珠状结构，这是细长粘弹性液体细丝的\emph{elastocapillary}变薄的特征。\emph{elastocapillary} Worthington射流不仅与液滴撞击固体基底的情形相关，而且也可以预期在其他配置中，其中对于粘弹性液体观察到Worthington射流，例如液滴撞击液体池和界面处的气泡破裂。
2023-01-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mathematical Modeling of Flash Boiling Phenomena in Superheated Sprays at low Degree of Superheat using Dirichlet Hyperboloids
周围腔室的减压或注入液体的过热是喷雾闪蒸的原因，这促进了自由表面附近许多气泡的微爆炸，从而导致喷雾的初级雾化。本文提出了一个数学模型，并利用狄利克雷双曲面解释了过热液体射流中发生外闪现象时的微爆炸过程。在拉格朗日框架下对喷雾结构进行了数值模拟，结果与文献中的实验结果吻合较好。在一个完全闪光制度的起始区域，钟形喷雾结构变得突出，由于高径向速度喷射液滴上的阻力增加。然而，在较低的温度下，发现液滴尺寸随着环境压力的降低而增加。然而，在较高的温度下观察到相反的趋势。
2020-01-28 physics.flu-dyn
Viscoelasticity reduces the droplet size in mucosalivary film fragmentation during intense respiratory events
本研究通过实验和数值模拟揭示，黏膜唾液流体的粘弹性使袋状结构膨胀更薄，从而在剧烈呼吸事件中产生更小的气溶胶液滴。
2025-05-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
When Viscous Jets Collide; Liquid Chains, Threads, Webs, Fishbones and Balloons
在这个流体动力学视频准备的APS-DFD画廊的流体运动，我们研究了两个相同的粘性射流在不同的射流速度和碰撞偏心率的碰撞。射流运动的动力学通过使用与施加在射流之一上的扰动频率的精确定时控制耦合的同步选通效应而被减慢数量级。我们的结果表明，不同的形状和形态出现，因为我们改变碰撞偏心率。在低喷射速度（$We_j = 45$）下，当喷射流开始彼此撞击时，形成粘性线和长丝。当其中一股射流（射流A）的传播轴线移动到更靠近另一股射流（射流B）的中心时，它们彼此施加扭矩。由于产生的漩涡，射流A围绕射流B的轴线旋转，并最终通过毛细管力的作用破碎成液滴;液滴的夹断类似于在空气中释放的气球流。在零偏心率下，两股射流在低速时合并为一股射流，合并后的射流在经历Rayleigh-Plateau不稳定性后分裂。对于更高的射流速度（$We_j=125$），不同的形态发展;在高偏心率的影响（0.95），线程将出现;三角形片或网络形成的偏心率接近0.9，并作为一个射流移动接近另一个的中心，第一部分/不完整的鱼骨出现，并最终形成螺旋舞鱼骨。
2013-10-19 physics.flu-dyn
Velocity measurements in the near field of a diesel fuel injector by ultrafast imagery
本文研究了高压单喷孔柴油机喷油器喷出燃油的速度分布。液体结构的速度是从时间分辨的超快阴影图像，形成了一个放大的双脉冲激光源耦合到一个双帧相机。对许多喷射事件的数据进行了统计分析，以绘制与喷嘴出口附近的喷雾形成相关的速度，作为喷射开始后时间的函数。这些结果揭示了测试喷射器的液体轮廓中的强烈不对称性，在孔口的相对侧上具有明显的快区域和慢区域。在射流的“快”侧和“慢”侧之间可以观察到约100 m/s的差异，从而导致喷雾中不同的雾化条件。平均而言，液滴分散在一个更大的距离从喷嘴上的“快速”侧的流动，和独特的宏观结构可以观察到的不对称速度条件下。结构速度和雾化行为的变化类似于在缩放的透明试验喷嘴中在受控条件下产生的弦状空化存在下经常观察到的流动结构。这些观察结果表明，广泛使用的共轨供应配置和现代喷油器可能会产生不对称的内部流动，强烈影响柴油喷雾形态。在这项工作中提出的测速测量代表了一个有效的和相对简单的方法来识别异常的流动行为在真正的柴油喷雾，提供新的空间分辨的信息射流外围剪切层内的流体结构和流动特性。
2013-01-28 physics.flu-dyn
Viscoelastic Worthington jets & droplets produced by bursting bubbles
本文通过直接数值模拟揭示黏弹性流体中气泡破裂后的射流与液滴形成规律，依据 $Ec$、$De$ 和 $Oh_s$ 划分三种流动状态。
2025-05-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Direct numerical simulations of transient turbulent jets: vortex-interface interactions
界面分裂成级联的液滴及其随后的聚结是对大量工业设置（例如混合、分离和燃烧）具有中心重要性的通用问题。采用混合界面跟踪/水平集方法，在三维笛卡尔坐标域中考虑表面张力，研究了液体射流通过圆柱形喷嘴进入滞止粘性相的破碎过程.数值解的范围内的雷诺数（Re）和韦伯数（We）。我们发现，方位角和流向涡分量之间的相互作用导致不同的界面特征和流态在Re-We空间。结果表明，流向涡量对射流表面三维不稳定性的发展起着关键作用。在高Re和我们的惯性控制制度，我们暴露的细节的时空发展的旋涡结构影响的界面动力学。在射流的前缘处形成蘑菇状结构，从而在其内部产生液体片，该液体片经历破裂以形成液滴。这些液滴由于它们与占主导地位的旋涡结构的相互作用而在蘑菇状结构内旋转。此外，Kelvin-Helmholtz涡的注入点附近形成的变形在流向方向上形成发夹涡，这反过来，触发射流核心的界面波瓣的形成。叶片的变薄引起孔的产生，所述孔膨胀以形成液体线，所述液体线经历毛细管破裂以形成液滴。
2021-05-26 physics.flu-dyn
Machine-learning accelerated turbulence modelling of transient flashing jets
对通过喷嘴的过热液体的突然减压进行建模是一个挑战，因为压降会导致液体的快速闪蒸。由于机械和热力学效应，产生的射流通常表现出广泛的结构，包括韧带和液滴。随着模拟包括越来越多的现象，计算成本开始增加。缓和额外成本的一种方法是对计算的特定元素使用机器学习替代。本研究提出了一种机器学习辅助的计算流体动力学方法，用于模拟闪蒸液体的雾化，从初级雾化到二次破碎到小液滴，使用$Σ$ -Y模型与均匀松弛模型相结合。值得注意的是，热力学非平衡（HRM）和$Σ$ -Y的模型首次与模拟湍流量的深度神经网络耦合，然后将其用于预测过热液体射流雾化。该方法的数据驱动组件用于湍流建模，避免了通常用于这些问题的雷诺平均Navier-Stokes模拟的两方程湍流模型的解决方案。混合方法的精度和速度进行评估，证明足够的精度和至少25%的速度比传统的方法计算流体动力学模拟。这种加速表明，也许可以替换计算的其他组成部分，以获得更大的好处。
2021-09-30 physics.flu-dyn
