Деформация и фрагментация капли при столкновении с тонким цилиндром

Столкновение капель с твердыми препятствиями различной геометрии – ключевой элемент многих технологических и природных процессов, таких как нанесение покрытий, струйная печать, дожди, водопады, перенос инфекций при кашле и др. Также это удобный «инструмент» для исследования фундаментальных гидродинамических взаимодействий инерционных, капиллярных и вязких сил, имеющих место при ударе капли о препятствие.

Большинство теоретических и экспериментальных исследований удара капли посвящено ее столкновению с плоской поверхностью.

В лаборатории механики сложных жидкостей ИПМех РАН в рамках гранта РНФ 23-19-00451 экспериментально исследован удар падающей со скоростью 0.4–2 м/c капли воды диаметром 2.8 мм по горизонтальным металлическим цилиндрам диаметром 0.16–1.27 мм.

Обнаружены и проанализированы различные режимы деформации и фрагментации капли при столкновении с цилиндром, а также гидродинамические процессы, ответственные за реализуемость этих режимов. Предложена простая модель удара капли, объясняющая наблюдаемые эффекты.

• 
  Схема эксперимента. Наблюдение за процессом
  столкновения капли с цилиндром может
  проводиться под разными углами α к его оси
• 
  Стадии столкновения капли воды,
  падающей со скоростью 1.4 м/с
  на металлический цилиндр диаметром 0.64 мм
  (ось цилиндра перпендикулярна плоскости рисунка)

См. также:

• Bazilevsky A.V., Rozhkov A.N. Deformation and fragmentation of a water drop in collision with a thin cylinder // Physics of Fluids. 2025. V. 37. No. 2. Paper 022113.
  DOI: 10.1063/5.0249451

Информация на февраль 2025 г.