×

粘性液滴在同一流体层上:从下沉、楔入和扩散到其长期演变。 (英文) Zbl 1430.76043号

小结:我们研究了沉积在相同粘性流体预先存在的水平层上的液滴的轴对称扩散。结合实验、基于轴对称自由表面Navier-Stokes方程的数值模拟和缩放分析,我们探索了液滴在重力和/或毛细管力驱动流动而惯性效应很小的情况下的行为。我们发现,在液滴演化的早期阶段,根据液体层的厚度,有三种不同的扩散行为。对于薄层,明确定义的扩散前沿前方的流体处于静止状态,整体行为类似于在干燥基底上扩散的液滴。对于较厚的薄膜,铺展的特点是有一个前进的楔子,该楔子由液滴流入该层的流体支撑。最后,对于较厚的层,液滴下沉到层中,并伴随着层内的大量流动。随着水滴不断扩散,其形状的演变变得自相似,其半径和未扰动流体层上方的多余高度呈幂律行为。我们利用润滑理论分析液滴的最终长期行为,并表明所有液滴最终都会进入渐近状态,当其过剩高度降至未扰动层厚度以下时,将达到该状态。

MSC公司:

76A20型 液体薄膜
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)

软件:

卵磷脂打开CV
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Backholm,M。;本扎奎恩,M。;Salez,T。;拉斐尔,E。;Dalnoki-Veress,K.,粘性膜中圆柱孔的毛细管校平,软马特。,10, 15, 2550-2558, (2014) ·doi:10.1039/c3sm52940a文件
[2] Benzaquen,M。;福勒,P。;Jubin,L。;Salez,T。;Dalnoki-Veress,K。;Raphael,E.,薄膜流平通用自相似吸引子方法,软马特。,10, 8608-8614, (2014) ·doi:10.1039/C4SM01483A
[3] 波恩,D。;艾格斯,J。;Indekeu,J。;Meunier,J。;Rolley,E.,润湿和铺展,修订版。物理。,81, 2, 739-803, (2009) ·doi:10.1103/RevModPhys.81.739
[4] Bradski,G。;Kaehler,A.,《学习OpenCV:使用OpenCV库实现计算机视觉》,(2008),O'Reilly Media,Inc
[5] Cazabat,A.M。;Cohen-Stuart,M.A.,《润湿动力学:表面粗糙度的影响》,J.Phys。化学。,90, 22, 5845-5849, (1986) ·doi:10.1021/j100280a075
[6] Chebbi,R.,《液滴在预润湿固体表面上的毛细扩散》,《胶体界面科学杂志》。,211, 2, 230-237, (1999) ·doi:10.1006/jcis.1998.5965
[7] Cormier,S.L。;Mcgraw,J.D。;Salez,T。;拉斐尔,E。;Dalnoki-Veress,K.,《超越Tanner定律:同一薄膜上粘性液滴扩散状态之间的交叉》,Phys。修订稿。,109, 15, (2012) ·doi:10.1103/PhysRevLett.109.154501
[8] Cox,R.G.,液体在固体表面扩散的动力学。第1部分:。粘性流动,流体力学杂志。,168, 169-194, (1986) ·Zbl 0597.76102号 ·doi:10.1017/S0022112086000332
[9] De Gennes,P.-G.,《润湿:静力学和动力学》,修订版。物理。,57,3287,(1985年)·doi:10.1103/RevModPhys.57.827
[10] Derjaguin,B.V.C.R.,排空时粘附在容器壁上的液体层厚度以及光和动态图像薄膜涂层理论,C.R.(Dokl.)Acad。科学。URSS,第39页,第13-16页,(1943年)
[11] Donea,J。;朱利安尼,S。;Halleux,J.P.,用于瞬态动态流体-结构相互作用的任意拉格朗日-欧拉有限元方法,计算。方法。申请。机械。Enng,33,1,689-723,(1982)·Zbl 0508.73063号 ·doi:10.1016/0045-7825(82)90128-1
[12] Edwards,W.P.,《糖果科学》(2000),皇家化学学会
[13] 小T·G·福克斯。;Flory,P.J.,《聚苯乙烯和聚异丁烯的粘度-分子量和粘度-温度关系》,美国化学杂志。《社会学杂志》,70,2384-2395,(1948)·doi:10.1021/ja01187a021
[14] 盖弗,D.P。;Halpern,D。;Jensen,O.E。;Grotberg,J.B.,《半无限气泡通过柔性壁通道的稳态运动》,J.流体力学。,319, 25-56, (1996) ·Zbl 0891.76098号 ·doi:10.1017/S0022112096007240
[15] F.C.戈多。;Prakash,S。;Bhandari,B.R.,《3D打印技术在食品设计中的应用:现状与前景》,《食品工程杂志》,179,44-54,(2016)·doi:10.1016/j.jfoodeng.2016.01.025
[16] Hardy,W.B.,《液体在玻璃上的扩散》,Phil.Mag.,38,49-55,(1919)·网址:10.1080/14786440708635928
[17] Hazel,A.L。;海尔,M。;Waters,S.L。;Oliver,J.M.,《关于流体输送曲管中的液体衬里》,J.流体力学。,705, 213-233, (2012) ·Zbl 1250.76193号 ·文件编号:10.1017/jfm.2011.346
[18] Heil,M.&Hazel,A.L.2006oomph-lib–一个面向对象的多物理有限元库。《流体-结构相互作用》(编辑:Schäfer,M.&Bungartz,H.J.),第19-49页。施普林格;oomph-lib作为开源软件可在http://www.oomph-lib.org。 ·Zbl 1323.74085号
[19] D.R.海涅。;格雷斯特,G.S。;Webb,E.B.III,聚合物纳米液滴的扩散动力学,物理学。E版,68,(2003)
[20] 休伊特,I.J。;新泽西州巴尔福思。;Mcelwaine,J.N.,颗粒和流体搓衣板,J.fluid Mech。,692, 446-463, (2012) ·Zbl 1250.76177号 ·doi:10.1017/jfm.2111.523
[21] 休伊特·R·E。;Hazel,A.L。;克拉克·R·J。;Denier,J.P.,旋转速率突然变化后旋转圆环体内的非定常流动,流体力学杂志。,688, 88-119, (2011) ·Zbl 1241.76430号 ·文件编号:10.1017/jfm.2011.366
[22] 霍金,L.M.,《重力和毛细作用下薄液滴的扩散》,Q.J.Mech。申请。数学,36,1,55-69,(1983)·Zbl 0507.76100号 ·doi:10.1093/qjmam/36.1.55
[23] Huppert,H.E.,《刚性水平面上二维和轴对称粘性重力流的传播》,《流体力学杂志》。,121, 43-58, (1982) ·doi:10.1017/S0022112082001797
[24] 加里宁,V.V。;Starov,V.M.,水滴在湿润表面上的粘性扩散,《苏联胶体杂志》,48,5,767-771,(1986)
[25] Kavehpour,H.P。;奥夫林,B。;Mckinley,G.H.,扩散粘性液滴中前体层的微观和宏观结构,物理学。修订稿。,91, 19, 196104, (2003) ·doi:10.1103/PhysRevLett.91.196104
[26] King,J.R.,一些非线性扩散方程的精确相似解,J.Phys。A、 23、16、3681(1990)·Zbl 0728.35052号 ·doi:10.1088/0305-4470/23/16/017
[27] King,J.R.2001Thin-film流和高阶退化抛物型方程。在IUTAM自由表面流研讨会上(编辑:King,A.C.&Shikmurzaev,Y.D.),第7-18页。克鲁沃。doi:10.1007/978-94-010-0796-2_2·Zbl 1077.76007号
[28] 郭,D.Y。;Cheung,L.K。;帕克,C.B。;Neumann,A.W.,使用轴对称液滴形状分析研究聚合物熔体的表面张力,Polym。工程科学。,38, 5, 757-764, (1998) ·doi:10.1002/pen.10241
[29] Landau,L。;Levich,B.,移动板拖动液体,物理学报。URSS,第17页,第42-54页,(1942年)
[30] Lees,R.,《糖果和巧克力制造》(2012年),Springer Science&Business Media
[31] 洛佩兹,J。;Miller,C.A。;Ruckenstein,E.,液滴在固体上的扩散动力学,J.胶体界面科学。,56, 3, 460-468, (1976) ·doi:10.1016/0021-9797(76)90111-9
[32] Maleki,M。;Reyssat,M。;Restagno,F。;Quéré,D。;Clanet,C.,Landau-Levich menisci,J.胶体界面科学。,354, 1, 359-363, (2011) ·doi:10.1016/j.jcis.2010.07.069
[33] Middleman,S.,《轴对称流建模:电影、喷射和滴的动力学》,(1995年),学术版
[34] 米尔切夫,A。;Binder,K.,《液滴扩散:坦纳定律的蒙特卡罗试验》,J.Chem。物理。,116, 7691-7694, (2002) ·doi:10.1063/1.1465410
[35] Montañez-Soto,J.L。;Machuca,医学博士。;J.V.González。;尼卡诺,A。;González-Cruz,L.,成分对高果糖糖浆流变行为的影响,Adv.Biores。,4, 2, 77-82, (2013)
[36] Nalwa,V.S。;Binford,T.O.,《关于检测边缘》,《图案分析》。机器。智力。,IEEE传输。,帕米-8,699-714(1986)·doi:10.1109/TPAMI.1986.4767852
[37] 帕特诺德·W。;Scheiber,W.J.,《苯乙烯的密度、热膨胀、蒸汽压力和折射率,以及聚苯乙烯的密度和热膨胀》,美国化学杂志。学会,61,12,3449-3451,(1939)·doi:10.1021/ja01267a066
[38] Pierce,F。;佩拉希亚,D。;Grest,G.S.,《液滴在可渗透聚合物表面上的扩散》,Europhys。莱特。,86, 6, 64004, (2009) ·doi:10.1209/0295-5075/86/64004
[39] Pihler-Puzović,D。;Juel,A。;彭,G.G。;李斯特,J.R。;Heil,M.,弹性膜下的置换流动。第1部分:实验和直接数值模拟,J.流体力学。,784, 487-511, (2015) ·Zbl 1382.76069号 ·doi:10.1017/jfm.2015.590
[40] Poggio,T。;托瑞,V。;科赫,C.,《计算视觉与正则化理论》,《自然》,3176035314-319,(1985)·数字对象标识代码:10.1038/317314a0
[41] Poggio,T。;Voorhees,H。;Yuille,A.,边缘检测的正则化解决方案,J.Complexity,4,2,106-123,(1988)·Zbl 0646.68100号 ·doi:10.1016/0885-064X(88)90024-6
[42] Popescu,M.N。;Oshanin,G。;迪特里希,S。;Cazabat,A.M.,《润湿现象中的前体膜》,J.Phys.:条件。马特。,24, 24, 243102, (2012)
[43] 昆克,G.,Un ber den Randwinkel und die Ausbreitung von Flüssigkeiten auf festen Körpern,Ann.Phys。,238, 10, 145-194, (1877) ·doi:10.1002/和p.18772381002
[44] Salez,T。;Mcgraw,法学博士。;俄克拉荷马州Bäumchen。;Dalnoki-Veress,K。;Raphaöl,E.,粘性膜顶部阶梯扰动引起的毛细管驱动流,Phys。流体,24,10,102111,(2012)·doi:10.1063/1.4763569
[45] Samsonov,V.M.,《雾滴扩散的计算机模拟》,Curr。操作。胶体界面科学。,16, 4, 303-309, (2011) ·doi:10.1016/j.cocis.2011.03.004
[46] 萨尼,R.L。;Gresho,P.M.,不可压缩流与有限元方法,(2000),威利·Zbl 0988.76005号
[47] Shewchuk,J.R.1996Triangle:设计2D质量网格生成器和delaunay三角剖分器。《应用计算几何:走向几何工程》(Lin,M.C.&Manocha,D.编辑),第1148卷,第203-222页。施普林格;来自第一届ACM应用计算几何研讨会。doi:10.1007/BFb0014497
[48] Snoeijer,J.H。;Andreotti,B.,《移动接触线:尺度、状态和动态转变》,《年度》。流体力学版次。,45, 269-292, (2013) ·Zbl 1359.76320号 ·doi:10.1146/annurev-fluid-011212-140734
[49] 静止不动,即E。;Larson,R.G.,《地形基底平整基础》,J.Appl。物理。,63, 5251-5258, (1988) ·数字对象标识代码:10.1063/1.340388
[50] Tanner,L.H.,《硅油滴在水平表面上的扩散》,J.Phys。D、 12、9、1473(1979)·doi:10.1088/0022-3727/12/9/009
[51] 泰勒,C。;Hood,P.,使用有限元技术对Navier-Stokes方程进行数值求解,计算。流体,1,173-100,(1973)·Zbl 0328.76020号 ·doi:10.1016/0045-7930(73)90027-3
[52] 汤普森,A.B。;蒂普顿,C。;Juel,A。;Hazel,A.L。;Dowling,M.,《重叠液滴的顺序沉积形成液线》,J.流体力学。,761, 261-281, (2014) ·doi:10.1017/jfm.2014.621
[53] Voinov,O.V.,润湿流体动力学,流体动力学。,11,5714-721,(1976年)·doi:10.1007/BF01012963
[54] Yarin,A.L.,跌落冲击动力学:飞溅、扩散、后退、反弹,每年。流体力学版次。,38, 159-192, (2006) ·Zbl 1097.76012号 ·doi:10.1146/annrev.fluid.38.050304.092144操作系统
[55] 齐恩基维茨,O.C。;Zhu,J.Z.,超收敛补丁恢复和后部误差估计。第2部分:误差估计和自适应性,国际数值杂志。方法。Enng,33,7,1365-1382,(1992)·兹比尔0769.73085 ·doi:10.1002/nme.1620330703
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。