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。