High-speed imaging of ultrasonic emulsification using a water-gallium system

Aiming at elucidating ultrasonic emulsification mechanisms, the interaction between a single or multiple acoustic cavitation bubbles and gallium droplet interface was investigated using an high-speed imaging technique. To our best knowledge, the moment of emulsification and formation of fine droplets during ultrasound irradiation were observed for the first time. It was found that the detachment of fine gallium droplets occurs from the water-gallium interface during collapse of big cavitation bubbles. The results suggest that the maximum size of cavitation bubble before collapsing is of prime importance for emulsification phenomena. Previous numerical simulation revealed that the collapse of big cavitation bubble is followed by generation of high-velocity liquid jet directed toward the water-gallium interface. Such a jet is assumed to be the prime cause of liquid emulsification. The distance between cavitation bubbles and water-gallium interface was found to slightly affect the emulsification onset. The droplet fragmentation conditions are also discussed in terms of the balance between (1) interfacial and kinetic energies and (2) dynamic and Laplace pressure during droplet formation.     

纵磁作用下真空电弧单阴极斑点等离子体射流三维混合模拟

真空电弧的特性直接受到从阴极斑点喷射出的等离子体射流的影响,对等离子体射流进行数值仿真有助于我们深入了解真空电弧的内部物理机制.然而,磁流体动力学和粒子云网格仿真方法受限于计算精度和计算效率的原因,无法有效地应用于真空电弧等离子体射流仿真模拟.本文开发了一套三维等离子体混合模拟算法,并在此基础上建立了真空电弧单阴极斑点射流仿真模型,模型中将离子作宏粒子考虑,而电子作无质量流体处理,仿真计算了自生电磁场与外施纵向磁场作用下等离子体的分布运动状态.仿真结果表明,单个阴极斑点情况下真空等离子体射流在离开阴极斑点后扩散至极板间,其整体几何形状为圆锥形,离子密度从阴极到阳极快速下降.外施纵向磁场会压缩等离子体,使得等离子体射流径向的扩散减少并且轴线上的离子密度升高.随着外施纵向磁场的增大,其对等离子体射流的压缩效应增强,表现为等离子体射流的扩散角度逐渐减小.此外,外施纵向磁场对等离子体射流的影响也受到电弧电流大小的影响,压缩效应随电弧电流的增加而逐渐减弱.     

多化学组份反应气体流动的Godunov格式

本文将单介质气体流动的Goduoov方法推广到多化学组份气体流动的计算中,建立了多化学组份气体的间断分解公式以及任意四边形网格下的Godunov方法的差分格式,提出了处理自由边界的虚相法,应用第二类网格,计算了超音速射流及其冲击问题的几个算例,并且同实验结果进行了比较。     

Le jet libre immergé d'un fluide viscoélastique

Résumé Les auteurs étudient le jet libre laminaire bidimensionnel d'un fluide viscoélastique obéissant à une loi de comportement semiempirique. Ils appliquent la méthode de raccordement des développements asymptotiques afin de déterminer le profil de vitesses à l'intérieur du jet, et l'entraînement du fluide extérieur. Les résultats obtenus illustrent l'influence de l'élasticité sur le champ de vitesse et la présence d'un gradient de pression à l'intérieur du jet. Les lignes de courant obtenues montrent que le fluide externe est aspiré vers l'axe du jet.

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Summary A two-dimensional laminar free jet of a viscoelastic fluid following a semiempiric constitutive equation is studied. The method of matching asymptotic expansions is applied to determine the velocity profiles inside the jet and the entrainment of the external fluid. The results thus obtained highlight the influence of elasticity on the velocity field and the presence of a pressure gradient inside the jet. The streamlines obtained show that the external fluid is sucked in towards the axis of the jet.

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Zusammenfassung Es wird der laminare zweidimensionale Freistrahl einer viskoelastischen Flüssigkeit, die einem halbempirischen Stoffgesetz folgt, untersucht. Asymptotische Entwicklungen werden aneinandergefügt, um die Geschwindigkeitsverteilung in der Strahlströmung und die Ansaugkraft der äußeren Flüssigkeit zu bestimmen. Die erzielten Ergebnisse zeigen den Einfluß der Elastizität auf die Geschwindigkeitsverteilung und das Bestehen eines Druckgradienten innerhalb der Strahlströmung. Die abgeleiteten Stromlinien zeigen weiter, daß die äußere Flüssigkeit zur Strahlachse hin angesaugt wird.

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A ₁;A ₂;A ₃ tenseurs de Rivlin-Ericksen - A constante définie par [27] - D domaine d'écoulement - f ₁();f ₀() fonctions définies par la transformation [20] - I tenseur unité - J nombre adimensionnel [12] - L longueur de référence - M flux total d'impulsion [19]m: µ/ - N _Re nombre de Reynolds - N _w nombre de Weissenberg - n indice de comportement - p pression - s indice de comportement «élastique» - T tenseur des contraintes - U ₀ vitesse de référence - u, v composantes du vecteur vitesse - x, y coordonnées cartésiennes - Y coordonnée de «couche limite» [9] - Z variable complexe - angle entre les parois de la fente - paramètre de perturbation - variable affine [20] - () fonction définie par [2c] - coefficient d'élasticité - fonction de viscosité [2a] - µ indice de consistance - masse volumique - ; fonctions de courant - fonction définie par [2b] - 2ème invariant principal du tenseurA ₁ Avec 7 figures     

The stick-slip problem for a round jet

Summary The stick-slip problem for a round jet studied in Part I gives a good approximation for the swell of a low speed jet when the surface tension is large but it fails when the surface tension is small. In this paper a new stick-slip problem (II) is defined and solved using matched eigenfunction expansions. The new problem reduces to that solved in Part I when the surface tension is large and gives good results in the case of zero and small surface tension.With 18 figures     

Influence of vent positions on smoke clearance from a room

Results of solutions to the equations governing the clearance of smoke in laminar and in turbulent flow from a single rectilinear room are presented fof five different vent arrangements. These results show that the average smoke concentration in the room decreases in an approximately exponential manner with time at a rate that depdends much more on room geometry (vent positions in the present case) than on whether the flow is laminar or turbulent. The benefit of this observation is that, provided the clearance air jet is disrupted by impingement on a solid surface within the room, the analysis of smoke movement can for many practical purposes be limited to consideration of laminar flow only. An exceptional case is when the jet is allowed to take a straight line path between the inlet and outlet vents. Here in the absence of the large scale eddies caused by jet impingement, the smaller scale eddies of turbulent flow become relatively important as a mixing mechanism and give higher clearance rates than in laminar flow. Even so, this type of geometry is best avoided. The appearance of the jet is shown in a graphic presentation of the numerical results for laminar flow.     

射流对工业炸药的引爆及侵彻机制

本文用脉冲X光摄影技术及电探极-记录仪系统,对射流引爆及侵彻工业炸药的过程进行了观测,探讨了的流引爆及侵彻工业炸药的机制,给出了射流与工业炸药作用过程的物理图象。     

间隔靶对射流侵彻影响的数值模拟和实验研究

对某聚能装药射流侵彻靶板的过程进行了数值模拟 ,得出其碰撞点附近应力分布与传统理论相符 ,侵彻深度与实验结果及工程计算结果基本相符 ;分别对该聚能装药侵彻连续靶和间隔靶的过程进行了数值模拟 ,数值模拟结果显示间隔靶的侵彻深度明显低于连续靶的侵彻深度 ,这说明侵彻开坑阶段的能耗侵深比远大于准定常阶段。为了验证间隔靶对射流侵彻的影响 ,用另一聚能装药分别对连续靶和间隔靶进行了侵彻实验 ,并排除了炸高的影响。实验结果也表明 ,间隔靶对射流侵彻的确存在着不利影响。还结合数值模拟及实验结果对传统的侵彻公式进行了修正。     

真实火箭射流冲击流场中激波结构的实验研究

本文采用一种有效的激光-莫瑞光栅干涉系统首次拍摄到真实火箭燃气射流冲击流场的激波结构.解决了长期以来无法拍摄到高温、高速、强火焰光的火箭射流流场图像的问题。利用这一系统,研究了射流冲击流场中激波结构的一些变化规律,发现了一些新的激波结构。较系统地研究了欠膨胀射流冲击各种锥体的激波形态。