液滴動(dòng)力學(xué)在工業(yè)和自然科學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和科研價(jià)值,其中最為典型的代表便是剪切流作用下的液滴變形特性。針對(duì)剪切流作用下三維液滴變形的動(dòng)力學(xué)特性,利用相場(chǎng)方法進(jìn)行了數(shù)值模擬。為了準(zhǔn)確地描述表面張力作用下的兩相不可壓縮流動(dòng),采用了改進(jìn)的Navier-Stokes-Cahn-Hilliard方程組,表面張力項(xiàng)和濃度對(duì)流項(xiàng)被添加于方程中來(lái)實(shí)現(xiàn)Navier-Stokes方程與Cahn-Hilliard方程的耦合;在數(shù)值求解方面,Chorin的投影方法被用于求解Navier-Stokes方程,并且Eyre的非條件穩(wěn)定方法被用于求解CahnHilliard方程。數(shù)值模擬結(jié)果表明小Weber數(shù)條件下液滴更快達(dá)到穩(wěn)定形態(tài)并且會(huì)隨流動(dòng)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),更大的Weber數(shù)使得液滴呈現(xiàn)持續(xù)拉長(zhǎng)變形。相同Weber數(shù)條件下,較大的Reynolds數(shù)會(huì)使液滴產(chǎn)生明顯回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。此外,液滴的變形程度也受到計(jì)算域上下邊界的位置和速度的影響,邊界距離液滴越近或者邊界速度越大,液滴的變形程度越大。

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【文章目錄】：
0 引言
1 Navier-Stokes-Cahn-Hilliard方程組
2 數(shù)值求解方法
3 數(shù)值模擬
    3.1 Peclet數(shù)的影響
    3.2 液滴在形狀和尺寸隨時(shí)間的變化
    3.3 Weber數(shù)的影響
    3.4 Reynolds數(shù)的影響
    3.5 計(jì)算與尺寸的影響
    3.6 上下邊界速度對(duì)液滴形態(tài)的影響
    3.7 與理論值的對(duì)比
4 結(jié)論



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