漂浮液滴中对流强度的代理模型：EML、ADL和ESL方法
摘要：液滴的流体流动和传热经过数值研究。考虑了三种悬浮方法：电磁悬浮（EML）、气动悬浮（ADL）和静电悬浮（ESL），并应用了质量、动量和能量的守恒定律作为共同模型。马朗洛尼效应被应用作为速度边界条件，同时考虑了传热和辐射传热损失作为热边界条件。作为EML的具体模型，根据电磁场的解析解计算了洛伦兹力和焦耳热。对于ADL模型，除了马朗洛尼效应外，还考虑了表面剪切力驱动的流动。对于ADL和ESL模型，引入了激光加热效应作为边界条件。所有的方程都使用三种悬浮中的共同尺度进行无量纲化。对于几种材料和液滴尺寸进行了数值模拟，并以液滴流动中最大速度为基础计算了雷诺数来评估结果。雷诺数的数量级被评估为EML $ ext{Re} sim 10^4$，ADL $ ext{Re} sim 10^3$，ESL $ ext{Re} sim 10^1$。基于模拟结果，我们提出了简化的公式，用于预测液滴内部对流的雷诺数，这些公式是根据材料的物理性质和驱动条件确定的无量纲数的组合。这些提出的公式可以作为代理模型用于预测液滴的雷诺数，甚至适用于本研究所用材料以外的材料。
作者：Takuro Usui, Suguru Shiratori, Kohei Tanimoto, Shumpei Ozawa, Takehiko Ishikawa, Shinsuke Suzuki, Hideaki Nagano, Kenjiro Shimano
论文ID：2303.09749
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-21