Liquid drop breakup in homogeneous isotropic turbulence
Notice bibliographique
Résumé
Purpose This paper aims to demonstrate the capabilities of a diffuse interface free energy lattice Boltzmann method to perform direct numerical simulations of liquid–liquid dispersions in a well-controlled turbulent environment. The goal of this research study is to develop numerical techniques that can visualize and quantify drop interaction with the turbulent vortices. The obtained information will be used for the development of sub-models of drop breakup for multi-scale simulations. Design/methodology/approach A pure binary liquid system is considered that is subject to fully developed statistically stationary turbulent flow field in a cubic fully periodic box with the edge size of 300 lattice units. Three turbulent flow fields with varying energy input are examined and their coherent structures are visualized using a normalized Q-criterion. The evolution of the liquid–liquid interface is tracked as a function of time. The detailed explanation of the numerical method is provided with a highlight on a choice of the numerical parameters. Findings Drop breakup mechanisms differ depending on energy input. Drops break due to interaction with the vortices. Quantification of turbulent structures shows that the size of vortices increases with the decrease of energy input. Drop interacts simultaneously with multiple vortices of the size comparable to or smaller than the drop size. Vortices of the size smaller than the drop size disturb drop interface and pinch off the satellites. Vortices of the size comparable to the drop size tend to elongate the drop and tear it apart producing daughter drops and satellites. Addition of the second phase enhances turbulent dissipation at the high wavenumbers. To obtain physically realistic two-phase energy spectra, the multiple-relaxation-time collision operator should be used. Originality/value Detailed information of drop breakup in the turbulent flow field is crucial for the development of drop breakup sub-models that are necessary for multi-scale numerical simulations. The improvement of numerical methods that can provide these data and produce reliable results is important. This work made one step towards a better understanding of how drops interact with the turbulent vortices.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».