含活性剂液滴铺展过程中的指进现象研究

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含有活性剂的液滴或溶液放置在预置液膜上或者放置在固体壁面时,表面活性剂浓度梯度将驱动液滴向周围铺展,并且在液膜前沿处呈现出复杂的指进现象,指进现象中手指会出现大量的分岔,合并和尖端分裂等复杂的非线性特性,这一铺展过程中的稳定性研究已成为流体力学、胶体和表面科学领域的前沿课题,是一个学科交叉的研究热点。  本文针对含活性剂的液滴在预置液膜上的铺展过程,采用润滑理论建立了液膜厚度和活性剂浓度演化模型,通过数值模拟得到了液滴铺展过程中出现的指进现象及相关参数对其的影响。主要内容包括:  (1)针对平整基底上含不溶性活性剂液滴的铺展过程,根据润滑理论,得到其液膜厚度和活性剂浓度的演化方程组,在初始液膜厚度方程中添加初始扰动,通过FREEFEM程序模拟了含不溶性活性剂液滴铺展过程中出现的指进现象;并比较了初始扰动改变后的指进现象特征,根据模拟得出的数据得到了液膜厚度的功率谱图以及影响液滴铺展的最危险扰动波数。  (2)针对不同的初始条件下,利用FREEFEM程序进行数值模拟,分析了预置液膜厚度、初始活性剂浓度、毛细数C和基底对指进现象中指长与指宽的影响,并通过计算分形维数得到了影响指进现象中手指分叉程度的因素。
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