凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动特性

计算物理 ›› 2014, Vol. 31 ›› Issue (3): 314-322.

凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动特性

李春曦, 陈朋强, 叶学民

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

收稿日期:2013-07-04 修回日期:2013-12-02 出版日期:2014-05-25 发布日期:2014-05-25
作者简介:李春曦(1973-),女,博士,副教授,主要从事流体力学理论及应用、活性剂铺展过程及流体机械等方面的研究,E-mail:leechunxi@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(10972077,11202079);中央高校基本科研业务费专项资金(13MS97)资助项目

Flow of Thin Film Containing Insoluble Surfactant over Grooving Topography Surface

LI Chunxi, CHEN Pengqiang, YE Xuemin

Key Laboratory of Condition Monitoring and Control for Power Plant Equipment, North China Electric Power University, Baoding 071003, China

Received:2013-07-04 Revised:2013-12-02 Online:2014-05-25 Published:2014-05-25

摘要/Abstract

摘要： 针对凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动过程,采用润滑理论建立液膜厚度和浓度演化模型,通过数值模拟得到液膜的流动特性及相关参数的影响规律.研究表明:含不溶性活性剂液膜在凹槽基底上流动时,重力和活性剂浓度梯度引起的Marangoni力对液膜的流动起促进作用,表面活性剂通过引起表层液体流动进而牵引内部液体运动,但其作用力相对重力较弱,重力起主导作用;与基底尺寸有关的粘性力则起阻碍作用;提高邦德数G和减小毛细力数C具有减弱液膜变形的作用;增大凹槽高度或减小凹槽斜度,均使Marangoni力增加,促使液膜变形加大.

关键词: 活性剂, 液膜, 凹槽基底, 流动

Abstract: For flowing of thin film containing insoluble surfactant over grooving substrate, lubrication theory is adopted for evolution equations of liquid film thickness and interfacial surfactant concentration. Film flowing characteristics and the effects of related parameters are numerically simulated. It shows that as thin film of insoluble surfactant flowing over grooving topography, gravity and Marangoni stress driven by surfactant promotes flow of liquid film. Gravity plays a leading role since influence of surfactant is limited by fl ows of surface liquid and adjacent bulk liquid. Viscous force associated with topography has an opposite effect. Film deformation is weak as improving Bond number or reducing capillary number. Increasing groove depth or decreasing groove steepness encourages film deformation as improving Marangoni stress.

Key words: surfactant, film, grooving topography, flow

中图分类号:

TK121
O351

李春曦, 陈朋强, 叶学民. 凹槽基底上含不溶性活性剂液膜的流动特性[J]. 计算物理, 2014, 31(3): 314-322.

LI Chunxi, CHEN Pengqiang, YE Xuemin. Flow of Thin Film Containing Insoluble Surfactant over Grooving Topography Surface[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2014, 31(3): 314-322.

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