【摘 要】
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复合液滴为一种核壳结构的嵌套液滴系统,常被当作微容器用于生物医学、材料封装等领域,对其变形及破碎行为的良好理解对于产品的可控制备至关重要。本文基于VOF界面追踪法数值研究了单核复合液滴自由振荡变形及破碎行为。考虑了液滴直径、物理性质及初始变形参数的影响。本文主要工作及结论如下:（1）复合液滴自由振荡变形与破碎结果类型。在计算参数外液滴等效直径deq=126μm～1008μm,内外液滴直径比λd=0
【基金项目】
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流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金“基于自激能量聚放效应的空中微尺度悬浮液膜/液滴碰撞-芯材封装机理研究”（GZKF-202122）；
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复合液滴为一种核壳结构的嵌套液滴系统,常被当作微容器用于生物医学、材料封装等领域,对其变形及破碎行为的良好理解对于产品的可控制备至关重要。本文基于VOF界面追踪法数值研究了单核复合液滴自由振荡变形及破碎行为。考虑了液滴直径、物理性质及初始变形参数的影响。本文主要工作及结论如下:（1）复合液滴自由振荡变形与破碎结果类型。在计算参数外液滴等效直径deq=126μm～1008μm,内外液滴直径比λd=0～0.6和初始变形参数Din=0.256～0.773条件下,得到了振荡变形、分离、分离破裂和破裂四种结果,并在不同的deq下构建了结果区域分布图。振荡变形与另三种结果之间的阈值在初始变形参数Din=0.600～0.773之间,分离、分离破裂和破裂的发生主要受直径比的控制。（2）复合液滴周期性阻尼衰减振荡特性。外液滴振荡时呈现明显的周期性及阻尼衰减特性;内液滴则为大变形振荡夹杂着小变形振荡,且其大变形振荡周期与外液滴振荡周期一致。振荡周期与惯性力呈正相关性,粘性力则主导振荡的阻尼衰减机制,而内液滴的存在和其直径的增加会增强外液滴的惯性和粘性力作用。（3）内外液滴最大变形程度。内外液滴变形程度与初始界面能及二者之间的能量传递有关。初始变形参数和外液滴界面张力的增加会降低初始界面能,使内外液滴变形程度降低。外液滴密度的增加会增强惯性力作用,提高内外液滴的变形程度。外液滴粘度和内液滴直径的增加会增强内外液滴间的能量传递,降低外液滴变形程度降低而提高内液滴变形程度。而随着复合液滴直径的增加,外液滴变形程度增大而内液滴变形程度先减小后增大。（4）复合液滴破碎特性。外液滴等效直径和初始变形参数的增大会延缓分离和破裂的发生,直径比的增大则会加速外界面的破裂但对分离时间并无显著影响。在两种初始变形参数下,无量纲分离颈宽随直径比的增大而减小,随外液滴等效直径的增加先增大后减小,其转折点分别为外液滴等效直径504μm和1008μm。
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