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相似文献
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1.
李春曦  裴建军  叶学民 《物理学报》2013,62(17):174702-174702
针对波纹基底上含不溶性活性剂液滴的铺展历程, 采用润滑理论建立了液滴铺展数理模型, 推导出基态和扰动态下液膜厚度和活性剂浓度的演化方程组, 基于非模态稳定性理论分析了液滴铺展的稳定性及参数的影响规律. 研究表明: 扰动量在液滴中心及铺展前沿处很小, 在液膜最薄处达到最大值且活性剂浓度的负扰动现象比较明显; 扰动波数可增强液滴铺展稳定性, 但随扰动波数增加, 该稳定性逐渐下降甚至转变为不稳定. 增加 Marangoni数将导致液滴铺展不稳定性加剧; 增大基底高度具有增强液滴铺展稳定的作用, Peclet数和基底波数取适中值时有利于液滴铺展的稳定性. 关键词: 活性剂液滴 非平整基底 铺展 非模态稳定性  相似文献   

2.
李春曦  陈朋强  叶学民 《物理学报》2014,63(22):224703-224703
针对连续凹槽基底上含非溶性活性剂液膜的流动过程, 采用润滑理论建立了液膜厚度和活性剂浓度演化模型, 利用PDECOL程序数值模拟得到了液膜流动的动力学特征及基底结构参数的影响. 研究表明: 活性剂液膜流经连续凹槽时, 负向台阶处形成凹陷, 正向台阶处形成隆起, 且随时间逐渐增大; 与平整基底相比, 连续凹槽下的活性剂液膜铺展速度加快; 基底凹槽的高度增加或斜度减小可加速液膜破断的可能性; 增大凹槽宽度可促进液膜流动; 减小斜度会使液膜进入第一凹槽前形成隆起特征; 重力在液膜的爬坡和下坡过程中具有相反的作用, 但均使得流动稳定性变差; 分子间作用力形成的结合压可加速液膜流动, 进而引发去湿润现象, 分离压则与之相反. 关键词: 活性剂液膜 非平整基底 铺展 分子间作用力  相似文献   

3.
李春曦  姜凯  叶学民 《计算物理》2014,31(4):431-443
对含可溶性活性剂的液滴在预置液膜上的非均匀铺展过程,基于润滑理论建立基态和扰动态下的液滴厚度、表面活性剂浓度和内部浓度的演化模型,应用非模态理论分析演化过程的稳定性,探讨活性剂溶解特性及典型参数对液滴演化特征的影响.研究表明:扰动波的引入有利于增强液滴演化的稳定性,且稳定程度与扰动波的波数呈正相关性;然而随扰动波数的持续增大,液滴演化的稳定性逐渐下降,直至失稳;相对于非溶性活性剂,可溶性活性剂减缓了液滴的铺展程度,增强了演化过程的稳定性;预置液膜厚度、Marangoni数、毛细力数及吸附系数的增大,均有利于液滴稳定演化,其中Marangoni效应和毛细力的影响较大,预置液膜厚度则主要增强液滴厚度演化的稳定性.  相似文献   

4.
针对凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动过程,采用润滑理论建立液膜厚度和浓度演化模型,通过数值模拟得到液膜的流动特性及相关参数的影响规律.研究表明:含不溶性活性剂液膜在凹槽基底上流动时,重力和活性剂浓度梯度引起的Marangoni力对液膜的流动起促进作用,表面活性剂通过引起表层液体流动进而牵引内部液体运动,但其作用力相对重力较弱,重力起主导作用;与基底尺寸有关的粘性力则起阻碍作用;提高邦德数G和减小毛细力数C具有减弱液膜变形的作用;增大凹槽高度或减小凹槽斜度,均使Marangoni力增加,促使液膜变形加大.  相似文献   

5.
基于润滑理论建立在波纹基底上两个含表面活性剂液滴聚并的演化模型,模拟液滴位于波纹基底波峰和波谷处的聚并过程,分析液滴初始间距和基底高度对聚并的影响,并与对称布置液滴进行比较.结果表明:液滴高度随时间呈现五个阶段变化;活性剂浓度在短时间内完成三个阶段变化;初始间距的增大将延长液滴及活性剂聚并时间;增大基底高度将缩短液滴及活性剂聚并时间;非对称液滴相较于对称液滴聚并时间短,聚并速度快.  相似文献   

6.
王松岭  刘梅  王思思  吴正人 《物理学报》2015,64(1):14701-014701
本文对非平整壁面上的液膜表面波演化过程进行了研究. 针对非平整壁面随时间变化的特性, 采用小参数摄动法对控制方程和边界条件进行求解, 推导出波动壁面上液膜表面波的扰动方程, 采用导数展开法对其进行求解, 并选取简谐波形状的壁面进行数值研究. 对波动壁面下不同参数的影响规律研究可得, 当壁面频率较小时, 静态波与行进波的波长比较相近, 促进表面波之间的合并, 且壁面频率、壁面振幅及Re数的增加, 均会使表面波的振幅明显增大; 对比波动壁面与非平整壁面可得, 在相同位置处, 随着时间的演化, 非平整壁面上表面波呈周期变化, 而波动壁面上表面波呈波长更大的近周期变化; 壁面振幅和壁面频率的降低, 均会使两种壁面结构下的表面波振幅减小, 但所形成的表面波形有所不同, 即波动壁面引起的表面波可看作波动壁面结构与非平整壁面引起的表面波叠加而成.  相似文献   

7.
李春曦  姜凯  叶学民 《物理学报》2013,62(23):234702-234702
针对含非溶性活性剂的液膜在固体基底上的去润湿过程,基于润滑理论建立了基态和扰动态下液膜厚度和表面活性剂浓度的演化模型,应用非模态理论分析了演化过程的稳定性特征,探讨了分子间力对液膜去润湿过程的影响. 研究表明,微扰动波的引入(k=1)有利于液膜去润湿过程的稳定进行,扰动能量逐渐衰减,然而,该效果随着扰动波数的增加而显著改变,k ≥ 2时,液膜演化的稳定性反而恶化,扰动能量被逐步放大,演化呈现出非稳定特征. 增大初始液膜厚度可以有效改善液膜流动的稳定性. 范德华力放大了液膜表面的微扰动,使得液膜演化的稳定性下降;相反,Born斥力和静电斥力具有增强去润湿稳定性的作用. 关键词: 活性剂 去润湿 分离压 稳定性  相似文献   

8.
李春曦  裴建军  叶学民 《物理学报》2013,62(21):214704-214704
针对倾斜随机粗糙壁面上含不溶性活性剂溶液的流动过程, 采用润滑理论建立了液膜厚度和浓度的时空演化模型, 通过PDECOL程序数值求解得到了液膜流/液滴铺展的动力学特性及壁面结构参数的影响. 研究表明: 在重力分量和Marangoni效应共同作用下, 液膜流/液滴铺展速度加快, 液膜边缘和液滴中心出现毛细隆起, 液膜/液滴底部出现凹陷, 同时受粗糙壁面影响, 液膜表面变形更显著. 增加壁面倾角θ具有使重力分量和Marangoni效应增强, 导致隆起和凹陷程度均有所增加的作用. 增大壁面高度D可使液膜流/液滴铺展速度加快, 表面变形放大. 而壁面波数k0则使液膜流/液滴铺展过程减缓, 抑制隆起和凹陷产生. 与液膜流相比, Dk0对液滴铺展速度的影响相对较小. 关键词: 随机粗糙壁面 液膜 Marangoni效应 倾斜流动  相似文献   

9.
倾斜波动壁面上液膜表面波演化特性的影响   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
吴正人  刘梅  刘秋升  宋朝匣  王思思 《物理学报》2015,64(24):244701-244701
对倾斜波动壁面上流体表面波的演化规律进行了研究. 考虑壁面形状为正弦波动壁面的情况, 分析液膜流动的线性稳定性, 并研究不同倾斜角度下扰动波波形随时间的演化情况及流经不同壁面形状时扰动波的波形变化. 对整体的波形结构分析可知, 随着时间的演化, 扰动波的演化过程呈现为更大波长的近周期变化规律, 与平板上的流动结构对比发现波动情况变得更加复杂; 当液膜流经波动壁面时, 扰动波在空间上不再呈现规律性变化, 且随着壁面倾斜角度的增加, 扰动波的振幅逐渐增加; 在相同的壁面倾角下, 波动壁面上的扰动波振幅大于平板壁面的扰动情况, 且波形扭曲程度更明显; 随着Re的增加, 扰动波振幅逐渐增加, 其对应波形的扭曲程度加深, 且随着壁面振幅的增加, 静态波振幅及扰动波振幅均随之增加, 对应的行进波周期不变. 最后, 分析了壁面倾斜角度对流动稳定性的影响.  相似文献   

10.
钱文伟  李伟锋  施浙杭  刘海峰  王辅臣 《物理学报》2016,65(21):214501-214501
采用高速摄像仪对稠密颗粒射流撞击有限尺寸壁面的流动过程进行了实验研究,重点研究了颗粒膜及其表面波纹特征,考察了颗粒粒径、射流速度和固含率等因素对颗粒膜形态和表面波纹的影响.研究结果表明,随着颗粒粒径增大,稠密颗粒撞壁流由颗粒膜向散射模式转变.与液体射流撞壁液膜相比,颗粒膜扩展角较大,射流速度对其影响不显著.稠密颗粒射流撞壁颗粒膜表面波纹存在明显的叠加现象,颗粒膜表面波纹频率比液膜大约低一个数量级.颗粒膜表面波纹主要由射流脉动引起,表面波纹频率与射流脉动频率具有相同的数量级.  相似文献   

11.
The linear stability is investigated of a viscous fluid film on a uniformly heated substrate under an arbitrary angle of inclination against the horizon. At the substrate, the heat flux is set; at the film surface, the fluid-gas heat transfer coefficient is specified. The waves are considered in the film propagating in an arbitrary direction. Within the frame of the integral model, the dispersion ratios are obtained for the wave increment and phase velocity. The analysis is performed of the dispersion ratios, and the flow instability range is determined. At the Marangoni numbers above a certain threshold, standing wave or traveling wave type disturbances take place; the waves increase in the horizontal direction. For the traveling waves, the Marangoni number threshold value is significantly lower than the same for the standing waves.  相似文献   

12.
This paper investigates two-dimensional waves in a heated liquid film in the presence of the thermocapillary effect. The waves in the film are described using the integral model. The first part of the paper considers film instability for cases of fixed temperature of the plate and fixed heat flux in the plate. The liquid temperature disturbance is calculated from the energy equation for arbitrary values of Peclet number. In the second part, the evolution of waves in a heated film is modeled based on the system of equations for film thickness, flow rate, and the energy equation. In numerical modeling of the wave evolution, the boundary of the region of growing disturbances agrees well with results of stability analysis. The calculations show that for a vertical film the thermocapillary effect leads to broadening of the instability region only at low Peclet numbers.  相似文献   

13.
The main object in this paper is to study the stability of a viscous film flowing down a vertical non-uniformly heated wall under gravity. The wall temperature is assumed linearly distributed along the wall and the free surface is taken to be adiabatic. A long wave perturbation method is used to derive the nonlinear evolution equation for the falling film. Using the method of multiple scale, the nonlinear stability analysis is studied for travelling wave solution of the evolution equation. The complex Ginzburg-Landau equation is determined to discuss the bifurcation analysis of the evolution equation. The results indicate that the supercritical unstable region increases and the subcritical stable region decreases with the increase of Peclet number. It has been also shown that the spatial uniform solution corresponding to the sideband disturbance may be stable in the unstable region.  相似文献   

14.
Stability of the flow of the heated liquid film is studied in the presence of the thermocapillary effect. To describe the waves in the film, the integral model is used. According to results of linear analysis of stability, the thermocapillary effect expands the area of instability only at low values of Peclet number Pe, and at high values of Pe, the instability area narrows. Wave evolution in the film on a substrate with the fixed temperature was simulated numerically. Results of numerical simulations agree with the linear theory of stability.  相似文献   

15.
The behavior of a thin liquid film on a uniformly heated substrate is considered. When the substrate is horizontal and the Marangoni number sufficiently large the film breaks up into a periodic array of drops. When the substrate is slightly inclined this drop-like state slides down the substrate. The relation between these states is discussed and their stability properties with respect to longitudinal perturbations are determined. The results shed light on the multiplicity of states accessible to systems of this type and on the possible transitions among them.  相似文献   

16.
We study large scale surface deformations of a liquid film unstable due to the Marangoni effect caused by external heating on a smooth and solid substrate. The work is based on the thin film equation which can be derived from the basic hydrodynamic equations. To prevent rupture, a repelling disjoining pressure is included which accounts for the stabilization of a thin precursor film and so prevents the occurrence of completely dry regions. Linear stability analysis, nonlinear stationary solutions, as well as three-dimensional time dependent numerical solutions for horizontal and inclined substrates reveal a rich scenario of possible structures for several realistic fluid parameters.  相似文献   

17.
为分析线框排液实验中液膜表面出现的不稳定现象及其成因,针对含有不溶性活性剂的线框液膜排液过程,模拟液膜底部的不稳定现象,分析Marangoni效应、膨胀黏性和扰动波数因素的影响。结果表明:底部扰动在排液开始比较剧烈,而后快速减弱,到排液后期又逐渐增强。排液开始的扰动是由初始扰动引起,而排液后期的扰动与活性剂分布有关。较弱的Marangoni效应可增强表面扰动,而较强的Marangoni效应则减弱底部扰动,使液膜呈刚性,发生表面逆流现象;较高的膨胀黏性减慢液膜排液进程,降低表面速度,且能抑制Marangoni效应引起的逆流现象;波数较大的扰动使液膜在排液初期的扰动变强,但对排液后期的稳定性不产生影响。  相似文献   

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