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环状膜的毛细血管引流:环和叶的动力学。 (英语) Zbl 1151.76376号

小结:本文考虑了半径为(a)的圆柱体内外的环形薄膜的毛细排水。厚度均匀且轴向长度大于(pi A)的薄膜发生瑞利不稳定性,并演化为轴对称结构,其中薄膜厚度随轴向距离变化。流体聚集在轴环中,轴环具有轴向长度(2 pi a)和较短的凸缘;每个轴环或叶内的压力在空间上是均匀的,相邻的轴环和叶被细颈分开。我们从数值上研究了这种结构的演变,并证明,对于足够短的圆柱体,叶瓣会流入轴环,如下所述P.S.哈蒙德《流体力学杂志》137、363–384(1983;兹比尔0571.76046)]). 对于较长的圆柱体长度,我们发现,尽管具有能量优势,但相邻轴环不会相互排水,相邻轴环之间的颈部区域由薄膜方程的相似解控制,薄膜方程的轴向长度在时间(t)后变化为(t^{-1/2}),薄膜厚度变化为(t^{-1}),这与A.F.琼斯S.D.R.威尔逊《流体力学杂志》第87、263–288页(1978年;Zbl 0378.76005号)].
我们还发现了一个新现象:项圈可以沿着圆柱体自发地、间断地来回平移,每次都会消耗前面的叶,留下一个较小的子叶。这种运动发生在几个不同的时间尺度上:相对快速的平移由Landau-Levich方程控制;与相邻衣领的碰撞由前后颈部区域的相似方程控制;一段翻译和下一段翻译之间的延迟是由一个缓慢的剥离过程通过Landau-Levich方程决定的。得到了平移、碰撞和剥离过程的渐近结果,并与完整的数值解进行了比较。每一次平移都会使子叶的厚度减少0.115倍,连续的来回平移会导致叶的厚度平均衰减,并在很长的时间尺度上衰减,如\(t^{-1/2}\)。
用相同的演化方程描述了二维液滴沉积在刚性水平面下方的流体薄膜,并发现了类似的瓣环动力学[J.R.Lister、N.F.MorrisonJ.M.拉尔森,J.流体力学。552, 311–343 (2006;Zbl 1151.76449号)].

MSC公司:

76A20型 液体薄膜
76D45型 不可压缩粘性流体的毛细管(表面张力)
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全文: 内政部