疏水条带上毛细桥的断裂动力学
流体动力学
2021-04-21 v3
摘要
本文通过实验和基于直接数值模拟的数值方法，研究了位于两条亲水条带之间疏水条带上的毛细桥的断裂动力学。该毛细桥由润湿化学图案化表面三条相邻条带上的蒸发水滴形成。通过在相空间表示中考虑断裂过程，可以在无需确定精确断裂时间不确定性的情况下评估断裂动力学。模拟基于 Free Surface 3D (FS3D) 中实现的流体体积法（VOF）。为构建物理上真实的 VOF 模拟初始数据，采用 Surface Evolver 计算与实验一致的初始构型。通过交错网格上 Navier 滑移边界条件的新颖离散化，降低了接触线处的数值不稳定性。毛细桥的断裂无法用唯一的标度关系表征。相反，在断裂过程的不同阶段适用不同的标度指数，且桥的结构发生定性变化。在断裂的最后阶段，毛细桥形成液丝，其断裂符合 Rayleigh-Plateau 不稳定性。
引用
@article{arxiv.1910.01887,
title = {Breakup Dynamics of Capillary Bridges on Hydrophobic Stripes},
author = {Maximilian Hartmann and Mathis Fricke and Lukas Weimar and Dirk Gründing and Tomislav Marić and Dieter Bothe and Steffen Hardt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.01887},
year = {2021}
}
备注
accepted manuscript, 28 pages, 19 figures