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含有表面活性剂的液滴在固体或预置液膜表面上的铺展(spreading)过程是一个学科交叉的研究热点,在诸如镀膜、印刷、采油、涂料工业、化妆品、矿物浮选、胶片制造、磁流体材料制备以及医疗等领域有着广泛的应用。
本文采用理论推导和数值计算相结合的方法,深入研究了含表面活性剂液滴在界面存在热效应时的铺展过程,主要包括以下内容:
(1)对于含不溶性表面活性剂液滴的铺展过程,建立了界面存在热效应时液膜厚度和表面活性剂浓度的基态及扰动态演化方程组,并且根据有无蒸发、加热条件不同而将演化方程变化为五个不同的模型,分别分析了其演化特征和各特征参数对铺展过程的影响。基于非模态稳定性理论通过数值方法计算了与液膜厚度、液膜表面活性剂浓度等特征量对应的扰动能量放大比和扰动增长率,分析了不同参数对稳定性的影响,深入考察了不溶性活性剂液滴铺展过程中不稳定现象产生的机理;
(2)对于含低浓度可溶性活性剂液滴的铺展过程,建立了界面存在热效应时液膜厚度和表面活性剂浓度及液滴内部活性剂浓度的稳态及扰动态演化方程组,并且根据有无蒸发、加热条件不同而将演化方程变化为五个不同的模型。通过对它们的演化过程进行数值模拟,分析各参数对铺展过程的影响规律,并且应用非模态稳定性方法,分析了不同参数对稳定性的影响。