我院教师在JFM上发表论文揭示液滴撞击坑坍缩产生奇异射流机理
发布日期： 2023-04-19 作者：田远思 点击：[744]
近日，我院青年教师田远思及合作者在液滴撞击液池产生奇异射流动力学研究中取得重要进展，相关研究成果以“Conical focusing: mechanism for singular jetting from collapsing drop-impact craters”为题发表于流体力学顶级期刊Journal of Fluid Mechanics（https://doi.org/10.1017/jfm.2022.1085）。该论文的第一作者为工程机械学院田远思，合作者为阿卜杜拉国王科技大学杨自强博士和Sigurdur T. Thoroddsen教授（通讯作者），长安大学工程机械学院为第一完成单位, 本项目得到了中央高校基本科研业务费的资助。
奇异射流可通过液滴撞击坑的坍缩或者气泡在自由表面的破裂而产生。该射流是雨滴撞击海水产生气溶胶、形成凝结核的来源之一，对降雨乃至全球水循环具有重要意义。然而目前对于奇异射流产生过程为纯惯性力过程还是表面张力-惯性力过程仍存在争议。我们利用高速成像技术研究发现，当液滴撞击坑反弹中未夹断产生小气泡时，产生的奇异射流速度最大，且由纯惯性力主导。在低环境压力下，观察到的最大奇异射流速度为137±4 m/s。同时还利用高分辨率数值模拟揭示了一种产生奇异射流的新机制：在汇聚的锥形通道内，由夹带的空气层在外边界为射流汇聚提供有效滑移，使得射流速度绕过粘性截断影响。该机制同时解释了实验中观察到的奇异射流对临界撞击条件的极端敏感性。
（审核：李勉 责任编辑：冯延清）
