×

锥形纤维上自推进湿滴的薄膜沉积和动力学。 (英语) Zbl 1461.76040号

小结:我们利用与时间相关的润滑方程研究了不同锥体半径、锥体角度和滑移长度的锥形基底上自推进粘性液滴的动态润湿。液滴速度随锥角和滑移长度的增加而增加,但随锥径的增加而减小。我们发现,液滴的后退部分形成了一层薄膜,很像经典的Landau-Levich-Derjaguin薄膜。发现薄膜厚度(h_f)随滑移长度(lambda)减小。通过使用在膜区域和准静态液滴中匹配渐近轮廓的方法,我们获得了与所有滑移长度的润滑方法的结果相同的膜厚度。我们确定了渐近区域的两个标度律:(lambda\llh_f)的(h_fh''_o\sim-Ca^{2/3})和;这里,\(1/h’'_o\)是后退接触线的特征长度,\(Ca\)是毛细管数。我们将从连续介质理论预测的液滴位置和形状与分子动力学模拟进行了比较,两者非常吻合。我们的结果表明,操纵液滴尺寸、锥角和滑移长度为引导液滴运动和在基底上涂覆薄膜提供了不同的方案。

MSC公司:

76A20型 液体薄膜
76D08型 润滑理论

关键词:

;薄膜;润滑理论

软件:

FEniCS公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Bäumchen,O.,Fetzer,R.&Jacobs,K.2009界面纠缠密度降低会影响聚合物流动的边界条件。物理学。修订稿103,247801。
[2] Bocquet,L.和Charlaix,E.2009纳米流体,从体积到界面。化学。Soc.修订版391073。
[3] Bonn,D.,Eggers,J.,Indekeu,J.、Meunier,J.和Rolley,E.2009润湿和扩散。修订版Mod。物理81、739。
[4] Bretherton,F.P.1961管中长气泡的运动。《流体力学杂志》10,166·Zbl 0096.20702号
[5] Busic,B.、Koplik,J.和Banavar,J.R.2003液桥拉伸流动的分子动力学模拟。《非牛顿流体力学杂志》109(1),51-89·Zbl 1083.76569号
[6] Carroll,B.J.和Lucassen,J.1973通过薄圆柱形细丝在界面上移动,毛细作用控制液体的夹带。化学。《工程科学》28(1),23-30。
[7] Chan,T.S.,Mcgraw,J.D.,Salez,T.,Seemann,R.&Brinkmann,M.2017微观脱湿液滴的形态演变与滑移。《流体力学杂志》8282271-288·Zbl 1460.76263号
[8] Chan,T.S.,Yang,F.&Carlson,A.2020粘性液滴在锥形纤维上的定向扩散。《流体力学杂志》894,A26·Zbl 1460.76040号
[9] Chen,H.,Ran,T.,Gan,Y.,Zhou,J.,Zhang,Y.、Zhang、L.,Zheng,D.&Jiang,L.2018分层微通道中的超快集水和输水。《自然材料》17(10),935-942。
[10] Chen,W.,Zhang,R.&Koplik,J.2014曲面上的速度滑移。物理学。修订版E89023005。
[11] Colosqui,C.E.,Morris,J.F.&Stone,H.A.2013浸涂中的流体动力驱动胶体组件。物理学。修订稿110188302。
[12] De Ryck,A.和Quéré,D.1996纤维的惯性涂层。《流体力学杂志》311219-237。
[13] Derjaguin,B.V.1943关于排空容器后残留在容器壁上的液体层的厚度,以及在电影胶片上涂敷后感光乳剂的应用理论。物理学报。苏联,349年·Zbl 0060.29204号
[14] Dixit,H.N.&Homsy,G.M.2013a弹性Landau-Levich问题。《流体力学杂志》732,5-28·Zbl 1294.76053号
[15] Dixit,H.N.&Homsy,G.M.2013b弹性毛细管Landau-Levich问题。《流体力学杂志》735,1-28·Zbl 1294.76101号
[16] D’Ortona,U.、De Coninck,J.、Koplik,J.和Banavar,J.R.1996链分子的梯级扩散机制。物理学。版本E53,562-569。
[17] Eggers,J.&Villermaux,E.2008液体喷射物理。代表程序。物理71,036601。
[18] Fetzer,R.,Jacobs,K.,Münch,A.,Wagner,B.&Witelski,T.P.2005新的滑移机制和脱湿薄液膜的形状。物理学。修订版Lett.95127801。
[19] Frenkel,D.&Smit,B.2002《理解分子模拟》,第2版。学术出版社·Zbl 0889.65132号
[20] Gao,P.,Li,L.,Feng,J.J.,Ding,H.&Lu,X.-Y.2016浸涂中部分润湿板上的薄膜沉积和过渡。《流体力学杂志》791,358-383·Zbl 1382.76074号
[21] Grest,G.S.&Kremer,K.1986热浴条件下聚合物的分子动力学模拟。物理学。修订版A33,3628-3631。
[22] Guo,L.,Chen,S.&Robbins,M.O.2016曲面上的滑移边界条件。物理学。版本E93,013105。
[23] Huh,C.&Scriven,L.E.1971固体/液体/流体接触线稳态运动的流体动力学模型。《胶体界面科学杂志》35,85-101。
[24] James,D.F.1973小圆柱外部的弯月面。《流体力学杂志》63、657·Zbl 0287.76005号
[25] Johansson,P.,Carlson,A.&Hess,B.2015《润湿动力学中的水基物理化学》。《流体力学杂志》781,695-711·Zbl 1359.76035号
[26] Kim,O.&Nam,J.2017浸涂中的限制效应。《流体力学杂志》827,1-30·Zbl 1460.76051号
[27] Koplik,J.2019滑动液滴上的摩擦力。物理学。修订流体4014001。
[28] Koplik,J.、Lo,T.S.、Rauscher,M.和Dietrich,S.2006限制在化学通道内的纳米流体流动的Pearling不稳定性。物理学。流体18(3),032104。
[29] Koplik,J.和Maldarelli,C.2017纳米颗粒在气液界面的扩散性和流体动力学阻力。物理学。流体版本2,024303。
[30] Koplik,J.&Zhang,R.2013固体表面上的纳米液滴冲击。物理学。流体25(2),022003。
[31] Krechetnikov,R.&Homsy,G.M.2005基底粗糙度和表面活性剂对Landau-Levich定律影响的实验研究。物理学。流体17(10),102108·Zbl 1188.76074号
[32] Landau,L.D.&Levich,B.V.1942通过移动的平板拖动液体。物理学报。17、42美元。
[33] Lauga,E.、Brenner,M.P.和Stone,H.A.2007微流体:无滑移边界条件。《实验流体力学手册》,第19章。斯普林格。
[34] Lauga,E.、Brenner,M.P.和Stone,H.A.2008微流体:无滑移边界条件。在Springer Handbook of Experimental Fluid Mechnaics(编辑:Tropea,C.,Foss,J.F.和Yarin,A.)中,第1219-1240页。斯普林格。
[35] Li,E.Q.&Thoroddsen,S.T.2013湿锥形纤维上最快的跌落攀爬。物理学。流体25(5),052105。
[36] Liu,C.,Xue,Y.,Chen,Y.和Zheng,Y.2015利用张开的毛细血管阵列在仙人掌脊椎上实现液滴的有效定向自聚集。科学。代表5,17757。
[37] Logg,A.、Mardal,K.-A.和Wells,G.2012《有限元法自动求解微分方程:FEniCS手册》,第84卷。施普林格科技与商业媒体·Zbl 1247.65105号
[38] 爱荷华州洛伦索Quéré,D.2004滴在锥形金属丝上。《流体力学杂志》510,29-45·Zbl 1067.76511号
[39] Maleki,M.、Reyssat,M.,Restagno,F.、Quéré,D.和Clanet,C.2011Landau-Levich menisci。《胶体界面科学杂志》354(1),359-363。
[40] Mcgraw,J.D.,Chan,T.S.,Maurer,S.,Salez,T.,Benzaquen,M.,Raphaöl,E.,Brinkmann,M.&Jacobs,K.2016聚合物微滴的滑脱介导脱水。程序。美国国家科学院。科学。美国113(5),1168。
[41] Münch,A.,Wagner,B.&Witelski,T.P.2005小到大滑距润滑模型。《工程数学杂志》53、359·Zbl 1158.76321号
[42] Nakamura,Y.、Carlson,A.、Amberg,G.和Shiomi,J.2013纳米级动态润湿。物理学。版本E88,033010。
[43] Oron,A.、Davis,S.H.和Bankoff,S.G.1997年液体薄膜的长尺度演化。修订版Mod。物理69,931-980。
[44] Orsini,G.和Tricoli,V.2017从池中取出的板上自由涂层流动的缩放理论。物理学。流体29(5),052106。
[45] Qian,T.,Wang,X.-P.&Sheng,P.2003不混溶流动的分子尺度接触线流体动力学。物理学。版本E68,016306。
[46] Quéré,D.1999纤维上的流体涂层。流体力学年度修订31,347。
[47] Quéré,D,Di Meglio,J.-M.和Brochard-Wyart,F.1989在纤维上制作范德瓦尔斯薄膜。欧罗普提斯。信件10(4),335-340。
[48] Quéré,D.、Di Meglio,J.-M.和Brochard-Wyart,F.1990高曲面上液体的扩散。科学2491256-1260。
[49] Rio,E.&Boulogne,F.2017从浴缸中取出固体:涂了多少液体?高级胶体界面科学247100-114。Dominique Langevin Festschrift:四十年打开了胶体和界面科学的大门。
[50] Rothstein,J.P.2010超疏水表面滑移。每年。《流体力学评论》42(1),89-109。
[51] Ruschak,K.J.1985涂层流动。每年。《流体力学评论》17(1),65-89。
[52] Snoeijer,J.H.和Andreotti,B.2013移动接触线:尺度、状态和动力学转变。每年。流体力学版次45,269·Zbl 1359.76320号
[53] Snoeijer,J.H.、Delon,G.、Fermigier,M.和Andreotti,B.2006避免动态强制润湿的临界行为。物理学。修订稿96174504。
[54] Snoeijer,J.H.,Ziegler,J.,Andreotti,B.,Fermigier,M.&Eggers,J.2008从浴缸中取出的盘子上涂上厚膜。物理学。版次:Lett.100244502。
[55] Tabeling,P.&Libchaber,A.1986薄膜排放和Saffman-Tayler问题。物理学。修订版A33,794-796。
[56] Taylor,G.I.1963粘性流体在狭窄通道中的空化。《流体力学杂志》16(4),595-619·Zbl 0126.42603号
[57] Wang,Q.,Yao,X.,Liu,H.,Quéré,D.&Jiang,L.2015自清除水梭鱼腿上的冷凝水。程序。美国国家科学院。科学112(30),9247-9252。
[58] Weinstein,S.J.和Ruschak,K.J.2004涂层流动。每年。《流体力学评论》36,29-53·Zbl 1081.76009号
[59] White,D.A.和Tallmadge,J.A.1966A从液浴中取出圆柱体的理论。AIChE J.12(2),333-339。
[60] Wilson,S.D.R.1982薄膜涂层理论中的拖出问题。《工程数学杂志》16(3),209-221·兹比尔0502.76053
[61] Wilson,S.D.R.1988涂层流向棒和电线。AIChE J.34(10),1732-1735年。
[62] Zheng,Y.,Bai,H.,Huang,Z.,Tian,X.,Nie,F.-Q.,Zhao,Y.、Zhai,J.和Jiang,L.2010湿蛛丝上的定向集水。自然463640-643。
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。