均匀各向同性湍流中清洁和表面活性剂负载液滴的形态学
摘要：表面活性剂负载液滴在均匀各向同性湍流中的直接数值模拟结果揭示了液滴和局部流动统计量的效应。通过使用较低的平均表面张力值，我们能够将Kolmogorov（1949年）和Hinze（1955年）为无表面活性剂的气泡开发的框架扩展到表面活性剂负载液滴。我们发现Kolmogorov-Hinze尺度（$d_H$）确实是液滴动力学中的一个关键长度尺度，它分隔了以合并为主和以破裂为主的液滴尺寸分布区域。我们发现小于$d_H$的液滴呈椭球状，而较大的液滴呈长而复杂的线状形态，直径等于$d_H$。因此，小于$d_H$的液滴的面积按$d^2$缩放，而较大的液滴的面积按$d^3$缩放，其中$d$是液滴的等效直径。我们进一步通过计算每个液滴上的手柄（分散相延伸到载体相的环状结构）和空洞（被分散相包围的载体相区域）的数量来表征线状液滴。每个单位长度的线状结构的手柄数量（$0.06d_H^{-1}$）与表面张力成反比，而空洞的数量与表面张力无关。手柄确实是界面的不稳定特征，并会被表面张力的恢复效应破坏，而空洞则可以在液滴内自由移动。
作者：Ianto Cannon, Giovanni Soligo and Marco E. Rosti
论文ID：2307.15448
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-31