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(1)喷射和液体拉伸
当压力波穿过喷嘴中的液体时,液体受到加速并挤出喷嘴。开始时,喷嘴出口处的弯液面呈抛物线形。弯液面很快向外扩张直到形成明显的液柱,如图1-4(1~3)所示。
很快,大约从图l-4(4)开始,喷嘴出口处的内部压力下降并低于液柱内部压力,此时喷嘴处液体的流速开始降低,液柱端头处与喷嘴处液体的速率差使液柱开始拉伸。喷嘴出口处液体的速率继续降低直到不再有液体流入液柱,甚至可能有部分液体被吸回喷嘴,之后液柱的体积保持恒定。但是由于液体惯性的作用,液柱会继续扩张。只是其扩张速率会下降,因为新增的表面会使表面能增加。
(2)液柱成颈和液线从喷嘴分离
在液柱拉伸的过程中,液体尾端(喷口)会成颈,即液线的半径最小化。成颈点是在喷嘴出口处,并且该处的液线半径保持降低趋势,如图1-4(5~9)所示。从图1-4(5)可以看出,第二个成颈点在接近液柱头部处开始出现,最终形成一个球茎头。喷嘴到球茎头就形成了一个长长的过渡液柱。最后,液线的尾端从喷嘴断开,就一个分离的液线拉着一个球茎头。
(3)液线的回缩
液线分离时,由于其尾端的曲率半径很低使得液体的压力很高,这样尾端的液体就会向球茎头端流动,产生回缩现象。同时,在尾部形成圆形头端,但其曲率半径比头部的小得多,如图1-4(10~12)。因此,尾端的内部压力就比球茎头端的压力大,液体被挤向球茎头。由于连在液线的这两端的不对称性,头端与尾端的行为表现就不一样。尾端发生回缩(向头端),而头端的速率几乎是恒定的。