СТРУКТУРА ТЕЧЕНИЯ ВБЛИЗИ ДВИЖУЩЕЙСЯ ГРАНИЦЫ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ НА СУПЕРГИДРОФОБНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматриваются течения в окрестности границы пленки вязкой жидкости, движущейся в поле силы тяжести по наклонной, вертикальной и горизонтальной супергидрофобным поверхностям (СГП) с граничным условием проскальзывания (условием Навье). В рамках приближения стоксовой пленки с локальным учетом продольного градиента давления и/или поверхностного натяжения методом сращиваемых асимптотических разложений выведены уравнения, описывающие автомодельные решения для формы поверхности пленки и распределения параметров течения в окрестности движущегося фронта смачивания на СГП. Для различных углов наклона поверхности к горизонту на основе асимптотического и численного анализов исследовано влияние коэффициента проскальзывания на форму межфазной поверхности, величину области, в которой существенны продольный градиент давления и/или поверхностное натяжение, и структуру течения в этой области. Библ. 34. Фиг. 9.

Об авторах

А. И. Агеев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики МГУ

Москва, Россия

А. Н. Осипцов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики МГУ

Email: osiptsov@imec.msu.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Rothstein J.R. Slip on superhydrophobic surfaces // Ann. Rev. Fluid Mech. 2010. V. 42. P. 89–109. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-121108-145558
  2. Lee C., Choi C.-H., Kim C.-J. Structured surfaces for a giant liquid slip // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 101. P. 064501–064504. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.064501
  3. Moghadam S.G., Parsimehr H., Ehsani A. Multifunctional superhydrophobic surfaces// Adv. Colloid Interface Sci. 2021. V. 290. P. 102397–102411. https://doi.org/10.1016/j.cis.2021.102397
  4. Lin F., Wo K., Fan X., Wang W., Zou J. Directional transport of underwater bubbles on solid substrates: Principles and applications // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2023. V. 15.№8. P. 10325–10340. https://doi.org/10.1021/acsami.2c21466
  5. Jokinen V., Kankuri E., Hoshian S., Franssila S., Ras R.H.A. Superhydrophobic blood-repellent surfaces // Adv. Materials. 2018. V. 30.№24. P. 1705104. https://doi.org/10.1002/adma.201705104
  6. Balasubramanian A., Miller A., Rediniotis O. Microstructured hydrophobic skin for hydrodynamic drag reduction // AIAA J. 2002. V. 42.№2. P. 411–414. https://doi.org/10.2514/1.9104
  7. Агеев А.И., Осипцов А.Н. Пульсирующее течение вязкой жидкости над каверной, содержащей сжимаемый газовый пузырек // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2021.№6. C. 38–50. https://doi.org/10.31857/S0568528121060013
  8. Bazant M., Vinogradova O. Tensorial hydrodynamic slip // J. Fluid Mech. 2008. V. 613. P. 125–134. https://doi.org/10.1017/S002211200800356X
  9. Агеев А.И., Осипцов А.Н. Макро- и микрогидродинамика вязкой жидкости вблизи супергидрофобной поверхности // Коллоидный журнал. 2022. Т. 84.№4. С. 380–395. https://doi.org/10.31857/S0023291222040024
  10. Воинов О.В. Гидродинамика смачивания // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1976.№5. С. 76–84.
  11. Dussan V.E.B. On the spreading of liquids on solid surfaces: static and dynamic contact lines // Ann. Rev. Fluid Mech. 1979. V. 11. P. 371–400. https://doi.org/10.1146/annurev.fl.11.010179.002103
  12. De Gennes P.G.,Wetting: statics and dynamics // Rev. Mod. Phys. 1985. V. 57.№3. P. 827–863. https://doi.org/10.1017/S0022112090001859
  13. Shikhmurzaev Y.D. Capillary flows with forming interfaces (1st Ed., Chapman and Hall, CRC, New York, 2007). 480 p.
  14. Huppert H.E. The propagation of two-dimensional and axisymmetric viscous gravity currents over a rigid horizontal surface // J. Fluid Mech. 1982. V. 121. P. 43–58. https://doi.org/10.1017/S0022112082001797.
  15. Smith P.C. A similarity solution for slow viscous flow down an inclined plane // J. Fluid Mech. 1973. V. 58. № 2. P. 275–288. https://doi.org/10.1017/S0022112073002594
  16. Осипцов А.А. Трехмерные изотермические течения лавы по неосесимметричной конической поверхности // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2006.№2. С. 31–45.
  17. Lister J.R. Viscous flows down an inclined plane from point and line sources // J. Fluid Mech. 1992. V. 242. P. 631–653. https://doi.org/10.1017/S0022112092002520
  18. Huppert H.E. Flow and instability of a viscous current down a slope // Nature. 1982. V. 300. P. 427–429. https://doi.org/10.1038/300427a0
  19. Lister J.R., Kerr R.C. The propagation of two-dimensional and axisymmetric viscous gravity currents at a fluid interface // J. Fluid Mech. 1989. V. 203. P. 215–249. https://doi.org/10.1017/S0022112089001448
  20. Moriarty J.A., Schwartz L.W., Tuck E.O. Unsteady spreading of thin liquid films with small surface tension // Phys. Fluids A. 1991. V. 3.№5. P. 733–742. https://doi.org/10.1063/1.858006
  21. Oron A., Davis S.H., Bankoff S.G. Long-scale evolution of thin liquid films // Rev. Modern Phys. 1997. V. 69.№3. P. 931–980. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.69.931
  22. Craster R.V., Matar O.K. Dynamics and stability of thin liquid films // Rev. Modern Phys. 2009. V. 81. № 3. P. 1131–1198. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.81.1131
  23. Smolka L.B., SeGall M. Fingering instability down the outside of a vertical cylinder// Phys. Fluids. 2011. V. 23. P. 092103–092124. https://doi.org/10.1063/1.3633530
  24. Chakrabarty S., Shen T.W.-H., Chosh S. Dynamics and stability of power-law film flowing down a slippery slope // Phys. Fluids. 2019. V. 31. P. 013102–013119. https://doi.org/10.1063/1.5078450
  25. Агеев А.И., Осипцов А.Н. Автомодельные режимы растекания тонкого слоя жидкости по супергидрофобной поверхности// Изв. РАН, Механика жидкости и газа. 2014.№3. С. 37–51.
  26. Aksenov A.V., Sudarikova A.D., Chicherin I.S. The surface tension effect on viscous liquid spreading along a superhydrophobic surface// IOP Conf. Ser.: J. of Phys. 2017. V. 788. P. 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/788/1/012003
  27. Аксенов А.В., Сударикова А.Д., Чичерин И.С. Влияние поверхностного натяжения на растекание вязкой жидкости вдоль супергидрофобной поверхности. II. Осесимметричное движение // Вестник НИИЯУ “МИФИ”. 2017. Т. 6.№2. С. 117–125.
  28. Ma C., Liu J., Liu Y. Contact line instability of gravity driven thin films flowing down an inclined plane with wall slippage // Chem. Eng. Sci. 2020. V. 214. P. 115418. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.115418
  29. Ma C., Liu J., Shao M., Li B. , Li L., Xue Z. Effect of slip on the contact-line instability of a thin liquid film flowing down a cylinder // Phys. Rev. E. 2020. V. 101. P. 053108. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.101.053108
  30. Dragoni M., Borsari I., Tallarico A. A model for the shape of lava flow fronts // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. P. B09203. https://doi.org/10.1029/2004JB003523
  31. Ludviksson V., Lightfoot E.N. Deformation of advancing menisci // AIChE Journal. 1968. V. 14. № 4. P. 674–677. https://doi.org/10.1002/aic.690140433
  32. Tuck E.O., Schwartz L.W. A numerical and asymptotic study of some third-order ordinary differential equations relevant to draining and coating flows // SIAM Rev. 1990. V. 32.№3. P. 453–469. https://doi.org/10.1137/1032079
  33. Munch A., Wagner B. Contact-line instability of dewetting thin films // Physica D. 2005. V 209. P. 178–190. https://doi.org/10.1016/j.physd.2005.06.027
  34. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. 432 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025