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含活性剂超薄液膜演化过程的稳定性研究
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:《力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程] O357.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[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,河北保定071003
  • 相关基金:国家自然科学基金(10972077,11202079)和中央高校基本科研业务费专项基金(13MS97)资助项目.
中文摘要:

针对固体基底上厚度小于100nm的含活性剂超薄液膜演化过程,基于润滑理论推导出包含分离压影响的液膜厚度和活性剂浓度的演化方程,采用正则模态法导出了描述液膜线性稳定性的特征方程,分析了多个特征参数对线性稳定性的影响,数值模拟了液膜厚度和活性剂浓度演化历程,对比了模拟所得非线性结果与线性分析预测结果的一致性.结果表明:范德华力具有促进扰动增长的作用,较强的玻恩斥力促使扰动衰减,使液膜趋于稳定;较小的毛细力数易使液膜凹陷处发生二次失稳,并最终导致去润湿现象发生;液膜厚度和溶于液膜内部的活性剂浓度初值越大,液膜稳定性越强,液膜表面活性剂浓度影响则相反;增大吸附系数不利于液膜稳定性.

英文摘要:

For an ultrathin liquid film thickness less than 100 nm, instability often accompanies ultrathin liquid film flow driven by surfactant on solid substrate. In present paper, the process of film evolution under the effect of disjoining pressure was simulated with three evolution equations for the film thickness, surfactant interfacial and bulk concentration, which are derived in lubrication approximation. The effects of characteristic parameters on the stability of evolution process are analyzed, and the coincidence between the stability prediction based on linear theory and the simulation results with nonlinear characteristic equation derived with regular modules method is compared. Results show that van der Waals forces promote the instability characteristic while Born repulsion depress it; the secondary instability occurs on the depression section of the film under the condition of small capillary number, which results in a dewetting structure formation ultimately; the increasing of initial value of the film thickness and surfactant bulk concentration enhances the stability of film evolution, however, the increasing of interfacial concentration and the adsorption coefficient leads to an opposite effect instead.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332