电场作用下荷电液滴变形的数值模拟研究

摘要

液滴受气流冲击会发生振荡破碎现象.破碎的第一个步骤是变形,这个持续性过程直接决定了液滴的破碎形态.静电场的参与会导致液滴产生特殊的破碎现象,这种特殊性具体表现在液滴的变形过程中.因此可以通过研究液滴的变形过程,揭示电场作用对液滴破碎的影响机理.受测量技术发展的制约,很难通过实验途径对液滴的变形过程进行精确描述.本文采用Level set耦合VOF方法,假设各相介质为不可压缩、无传热传质的牛顿流体,考虑湍流效应,建立了荷电液滴变形破碎数值模型,研究了静电场对气流中液滴变形的影响.结果表明静电场的参与增加了液滴的不稳定性,验证了表面电荷降低了表面张力,使韦伯数增加,导致失稳破碎的作用机制.