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含活性剂液滴在倾斜粗糙壁面上的铺展稳定性

李春曦 陈朋强 叶学民

含活性剂液滴在倾斜粗糙壁面上的铺展稳定性

李春曦, 陈朋强, 叶学民
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  • 针对含非溶性活性剂液滴在倾斜粗糙壁面上的铺展过程, 应用润滑理论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, 基于非模态理论研究了液滴铺展的稳定性特征, 探讨了相关参数的影响及其内在机理. 研究表明: 液膜厚度和活性剂浓度扰动量均呈现双驼峰型变化, 且峰值位于液滴底部凹陷处; 随扰动波数k增加, 最易失稳区域由液滴底部右侧凹陷处移至左侧凹陷, 壁面结构的影响逐渐减弱, 液滴铺展历程趋于稳定; 增加壁面倾角θ 将导致液滴铺展不稳定性加剧, 增大壁面高度D和壁面波数k0均导致液滴铺展稳定性先增强后减弱; 随毛细数C减小, 液滴铺展稳定性下降, 重力的影响逐渐突显, 扰动量最大值呈现先增大后减小的变化趋势.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10972077, 11202079)和中央高校基本科研业务费(批准号: 13MS97)资助的课题.
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    [3] 刘梅, 王松岭, 吴正人. 非平整基底上受热液膜流动稳定性研究. 物理学报, 2014, 63(15): 154702. doi: 10.7498/aps.63.154702
    [4] 李春曦, 施智贤, 庄立宇, 叶学民. 活性剂对表面声波作用下薄液膜铺展的影响. 物理学报, 2019, 68(21): 214703. doi: 10.7498/aps.68.20190791
    [5] 毕菲菲, 郭亚丽, 沈胜强, 陈觉先, 李熠桥. 液滴撞击固体表面铺展特性的实验研究. 物理学报, 2012, 61(18): 184702. doi: 10.7498/aps.61.184702
    [6] 刘邱祖, 寇子明, 韩振南, 高贵军. 基于格子Boltzmann方法的液滴沿固壁铺展动态过程模拟. 物理学报, 2013, 62(23): 234701. doi: 10.7498/aps.62.234701
    [7] 林林, 袁儒强, 张欣欣, 王晓东. 液滴在梯度微结构表面上的铺展动力学分析. 物理学报, 2015, 64(15): 154705. doi: 10.7498/aps.64.154705
    [8] 梁刚涛, 郭亚丽, 沈胜强. 液滴低速撞击润湿球面现象观测分析. 物理学报, 2013, 62(18): 184703. doi: 10.7498/aps.62.184703
    [9] 叶学民, 李永康, 李春曦. 受热基底上的液滴铺展及换热特性. 物理学报, 2016, 65(23): 234701. doi: 10.7498/aps.65.234701
    [10] 李春曦, 姜凯, 叶学民. 含活性剂液膜去润湿演化的稳定性特征. 物理学报, 2013, 62(23): 234702. doi: 10.7498/aps.62.234702
    [11] 邱丰, 王猛, 周化光, 郑璇, 林鑫, 黄卫东. Pb液滴在Ni基底润湿铺展行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2013, 62(12): 120203. doi: 10.7498/aps.62.120203
    [12] 王松岭, 刘梅, 王思思, 吴正人. 随时间变化的非平整壁面对液膜表面波演化特性的影响. 物理学报, 2015, 64(1): 014701. doi: 10.7498/aps.64.014701
    [13] 焦云龙, 刘小君, 逄明华, 刘焜. 固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析. 物理学报, 2016, 65(1): 016801. doi: 10.7498/aps.65.016801
    [14] 范祖辉, 俞允强. 非奇性球对称黑洞的稳定性. 物理学报, 1990, 39(7): 163-166. doi: 10.7498/aps.39.163
    [15] 高星辉, 张承云, 唐冬, 郑晖, 陆大全, 胡巍. 非局域暗孤子及其稳定性分析. 物理学报, 2013, 62(4): 044214. doi: 10.7498/aps.62.044214
    [16] 叶学民, 杨少东, 李春曦. 随活性剂浓度变化的分离压对垂直液膜排液过程的影响. 物理学报, 2017, 66(18): 184702. doi: 10.7498/aps.66.184702
    [17] 叶学民, 李明兰, 张湘珊, 李春曦. 表面弹性对含可溶性活性剂垂直液膜排液的影响. 物理学报, 2018, 67(21): 214703. doi: 10.7498/aps.67.20181020
    [18] 张旋, 张天赐, 葛际江, 蒋平, 张贵才. 表面活性剂对气-液界面纳米颗粒吸附规律的影响. 物理学报, 2020, 69(2): 026801. doi: 10.7498/aps.69.20190756
    [19] 叶学民, 李永康, 李春曦. 平衡接触角对受热液滴在水平壁面上铺展特性的影响. 物理学报, 2016, 65(10): 104704. doi: 10.7498/aps.65.104704
    [20] 吕曼祺, A. WAGENDRISTEL. 非晶Nd-Fe薄膜电阻的温度效应与非晶稳定性. 物理学报, 1993, 42(5): 840-846. doi: 10.7498/aps.42.840
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-01
  • 修回日期:  2014-08-12
  • 刊出日期:  2015-01-05

含活性剂液滴在倾斜粗糙壁面上的铺展稳定性

  • 1. 华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室, 保定 071003
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10972077, 11202079)和中央高校基本科研业务费(批准号: 13MS97)资助的课题.

摘要: 针对含非溶性活性剂液滴在倾斜粗糙壁面上的铺展过程, 应用润滑理论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, 基于非模态理论研究了液滴铺展的稳定性特征, 探讨了相关参数的影响及其内在机理. 研究表明: 液膜厚度和活性剂浓度扰动量均呈现双驼峰型变化, 且峰值位于液滴底部凹陷处; 随扰动波数k增加, 最易失稳区域由液滴底部右侧凹陷处移至左侧凹陷, 壁面结构的影响逐渐减弱, 液滴铺展历程趋于稳定; 增加壁面倾角θ 将导致液滴铺展不稳定性加剧, 增大壁面高度D和壁面波数k0均导致液滴铺展稳定性先增强后减弱; 随毛细数C减小, 液滴铺展稳定性下降, 重力的影响逐渐突显, 扰动量最大值呈现先增大后减小的变化趋势.

English Abstract

参考文献 (26)

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