“水螺旋”现象的二维液滴形状相变模型

作者:孙钰雯; 施维佳; 匡砚斌; 张杰; 王春梅; 夏成杰
来源:大学物理, 2023, 42(08): 43-48.
DOI:10.16854/j.cnki.1000-0712.220515

摘要

众所周知,表面张力对液滴或水柱的形状及其演化规律起到关键作用,但由于流体力学模型的复杂性,一些常见的螺旋状水柱现象的具体机制并不明晰.在这里,我们研究柱状射流的二维液滴模型,通过分析转动中二维液滴的离心势能、表面能、以及表面波振动的特征模式,解释了链状与带状水螺旋的形成原理.理论模型表明,这两种水螺旋现象各自对应于一个普适的液滴形状“相变”前后的不同状态.我们用简单的实验验证了此模型在一定参数范围内的合理性.

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