不同初始條件下液滴鋪展過(guò)程中的指進(jìn)特征

王媛媛，薛全喜，李春曦

(華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，河北保定071003)

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不同初始條件下液滴鋪展過(guò)程中的指進(jìn)特征

王媛媛，薛全喜，李春曦

(華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，河北保定071003)

摘要：針對(duì)含活性劑液滴在預(yù)置液膜上鋪展過(guò)程中形成的指進(jìn)現(xiàn)象，基于潤(rùn)滑理論建立的液膜厚度和活性劑濃度演化模型，通過(guò)數(shù)值模擬得到了不同初始條件下的指進(jìn)特性，并利用分形維數(shù)分析了指進(jìn)現(xiàn)象的非線性特征。研究表明：液滴鋪展過(guò)程中，在液滴底部液膜最薄區(qū)產(chǎn)生指進(jìn)現(xiàn)象；隨預(yù)置液膜厚度增加，鋪展范圍擴(kuò)大，指長(zhǎng)縮短；隨初始活性劑濃度降低，鋪展范圍縮小，指長(zhǎng)減小；增加毛細(xì)數(shù)，指長(zhǎng)變短、手指密度減小，手指分叉程度也顯著減小；指寬在鋪展中后期呈現(xiàn)波動(dòng)特征；增大預(yù)置液膜厚度或毛細(xì)數(shù)、降低初始活性劑濃度，均使指進(jìn)現(xiàn)象的分形維數(shù)減少，即手指的分叉程度減弱，減小了鋪展過(guò)程不穩(wěn)定性特征。

關(guān)鍵詞：液滴鋪展；初始條件；指進(jìn)現(xiàn)象；分形維數(shù)

0引言

隨對(duì)微流體研究的深入，含表面活性劑液滴的鋪展課題已廣泛應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)的加工、散熱、印刷、鍍層行業(yè)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的呼吸窘迫癥治療[1-5]等方面，因此，開(kāi)展對(duì)含活性劑液滴鋪展問(wèn)題的研究具有重要的科研與應(yīng)用價(jià)值。

含活性劑的液滴在鋪展過(guò)程中呈現(xiàn)明顯的不穩(wěn)定性特征[6]。已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在含活性劑溶液鋪展或潤(rùn)濕時(shí)，位于上層的液滴鋪展前沿會(huì)產(chǎn)生分岔現(xiàn)象，即指進(jìn)現(xiàn)象[7]，這是由液滴鋪展過(guò)程中存在的復(fù)雜非線性特征所致[8,9]。……