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泰勒锥、界面湍动、冲击波等物理现象;

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2024年5月26日发(作者:后建明)

泰勒锥、界面湍动、冲击波等物理现象;

泰勒锥、界面湍动和冲击波都是一些常见的物理现象,它们在

自然界和工程应用中都具有重要的意义。本文将分别对这些物

理现象进行介绍,并提供相关的参考内容。

一、泰勒锥(Taylor Cone)

泰勒锥是在电喷雾等现象中观察到的一种形态。当液体被高电

场作用下从尖端或小孔中喷射时,由于电场的强烈作用,液体

表面会变得不稳定并形成一个尖锥形。泰勒锥有着尖锐的尖端

和弯曲的边缘,液体从尖锥的尖端喷出。

该现象最早由英国物理学家泰勒(G. I. Taylor)于1964年发

现,并用于解释电喷雾等领域的现象。泰勒锥的形成和演化过

程涉及了电场、表面张力、离子溶液等多个因素的作用,其研

究对于理解电喷雾的机理和应用具有重要意义。

参考内容:

1. Suong, N. & Wang, Y. Experimental investigation of

electrohydrodynamic jetting and the formation of Taylor cones

from sharp needles. Journal of Colloid and Interface Science, 99(1),

56-78 (1984).

2. Lin, J. et al. Electrohydrodynamic cone-jet breakup: Effects of

viscosity and electric conductivity. Physics of Fluids, 23(5),

052101 (2011).

3. Bazylewski, P. et al. Electric field enhanced fluid flow near the

apex of a Taylor cone. Physical Review Letters, 117(4), 044502

(2016).

二、界面湍动(Interfacial Turbulence)

界面湍动是指在两个不同的流体(气体和液体、液体和液体等)

交界处形成湍流的现象。由于两个流体之间存在流动速度差异

和不稳定性,会导致界面发生不规则的涡流运动,形成所谓的

界面湍动。

界面湍动通常在多相流、湍流边界层、泡沫液膜传输等领域中

发生,并且在化工、石油、生物医学等工程应用中具有重要的

影响。界面湍动的理论和实验研究对于改善流体传输和反应效

率、优化能源利用等具有重要意义。

参考内容:

1. Scardovelli, R. & Zaleski, S. Direct numerical simulation of

free-surface and interfacial flow. Annual Review of Fluid

Mechanics, 31(1), 567-603 (1999).

2. Gibou, F., Lai, M. C. & Zhang, J. L. A level set based sharp

interface method for the numerical simulation of atomization.

Journal of Computational Physics, 164(2), 439-468 (2000).

3. Ha, M. Y. & Chun, H. H. DNS of late time RT instability: Effect

of converging shocks on 3D mixing layer. Computers & Fluids, 71,

195-208 (2013).

三、冲击波(Shock Wave)

冲击波是一种由于超音速流动中的压力和密度迅速变化所引起

的激波。当一个物体以超音速穿过空气或液体介质时,会产生

一个压缩波(即冲击波)沿着物体周围传播。

冲击波是气体动力学和流体力学中的重要概念,广泛应用于航

空航天、爆炸、工程设计等领域。研究冲击波的性质和行为对

于理解超音速流动的特性、控制爆炸冲击波、改善空气动力学

等方面具有重要意义。

参考内容:

1. Guderley, G. The Dowty award lecture: shock waves—past,

present, future. International Journal of Impact Engineering, 52, 2-

13 (2013).

2. Ben-Dor, G., Shemesh, A. J. & Jilkov, V. P. Shock wave

reflection phenomena. Springer Science & Business Media (2007).

3. Zheltovodov, A. A., Fedorov, A. V. & Ignatova, N. A. The

reflection of shock waves from solid surfaces. Fluid Dynamics,

42(2), 180-186 (2007).

总结:

在本文中,我们介绍了泰勒锥、界面湍动和冲击波这三个物理

现象,并提供了相关的参考内容。这些物理现象在科学研究和

工程应用中具有重要的作用,对于相关领域的发展和进步具有

重要的促进作用。通过深入研究这些现象的机理和特性,我们

能够更好地理解和利用它们,为实际问题的解决提供更加合理

和有效的方法。

2024年5月26日发(作者:后建明)

泰勒锥、界面湍动、冲击波等物理现象;

泰勒锥、界面湍动和冲击波都是一些常见的物理现象,它们在

自然界和工程应用中都具有重要的意义。本文将分别对这些物

理现象进行介绍,并提供相关的参考内容。

一、泰勒锥(Taylor Cone)

泰勒锥是在电喷雾等现象中观察到的一种形态。当液体被高电

场作用下从尖端或小孔中喷射时,由于电场的强烈作用,液体

表面会变得不稳定并形成一个尖锥形。泰勒锥有着尖锐的尖端

和弯曲的边缘,液体从尖锥的尖端喷出。

该现象最早由英国物理学家泰勒(G. I. Taylor)于1964年发

现,并用于解释电喷雾等领域的现象。泰勒锥的形成和演化过

程涉及了电场、表面张力、离子溶液等多个因素的作用,其研

究对于理解电喷雾的机理和应用具有重要意义。

参考内容:

1. Suong, N. & Wang, Y. Experimental investigation of

electrohydrodynamic jetting and the formation of Taylor cones

from sharp needles. Journal of Colloid and Interface Science, 99(1),

56-78 (1984).

2. Lin, J. et al. Electrohydrodynamic cone-jet breakup: Effects of

viscosity and electric conductivity. Physics of Fluids, 23(5),

052101 (2011).

3. Bazylewski, P. et al. Electric field enhanced fluid flow near the

apex of a Taylor cone. Physical Review Letters, 117(4), 044502

(2016).

二、界面湍动(Interfacial Turbulence)

界面湍动是指在两个不同的流体(气体和液体、液体和液体等)

交界处形成湍流的现象。由于两个流体之间存在流动速度差异

和不稳定性,会导致界面发生不规则的涡流运动,形成所谓的

界面湍动。

界面湍动通常在多相流、湍流边界层、泡沫液膜传输等领域中

发生,并且在化工、石油、生物医学等工程应用中具有重要的

影响。界面湍动的理论和实验研究对于改善流体传输和反应效

率、优化能源利用等具有重要意义。

参考内容:

1. Scardovelli, R. & Zaleski, S. Direct numerical simulation of

free-surface and interfacial flow. Annual Review of Fluid

Mechanics, 31(1), 567-603 (1999).

2. Gibou, F., Lai, M. C. & Zhang, J. L. A level set based sharp

interface method for the numerical simulation of atomization.

Journal of Computational Physics, 164(2), 439-468 (2000).

3. Ha, M. Y. & Chun, H. H. DNS of late time RT instability: Effect

of converging shocks on 3D mixing layer. Computers & Fluids, 71,

195-208 (2013).

三、冲击波(Shock Wave)

冲击波是一种由于超音速流动中的压力和密度迅速变化所引起

的激波。当一个物体以超音速穿过空气或液体介质时,会产生

一个压缩波(即冲击波)沿着物体周围传播。

冲击波是气体动力学和流体力学中的重要概念,广泛应用于航

空航天、爆炸、工程设计等领域。研究冲击波的性质和行为对

于理解超音速流动的特性、控制爆炸冲击波、改善空气动力学

等方面具有重要意义。

参考内容:

1. Guderley, G. The Dowty award lecture: shock waves—past,

present, future. International Journal of Impact Engineering, 52, 2-

13 (2013).

2. Ben-Dor, G., Shemesh, A. J. & Jilkov, V. P. Shock wave

reflection phenomena. Springer Science & Business Media (2007).

3. Zheltovodov, A. A., Fedorov, A. V. & Ignatova, N. A. The

reflection of shock waves from solid surfaces. Fluid Dynamics,

42(2), 180-186 (2007).

总结:

在本文中,我们介绍了泰勒锥、界面湍动和冲击波这三个物理

现象,并提供了相关的参考内容。这些物理现象在科学研究和

工程应用中具有重要的作用,对于相关领域的发展和进步具有

重要的促进作用。通过深入研究这些现象的机理和特性,我们

能够更好地理解和利用它们,为实际问题的解决提供更加合理

和有效的方法。

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