纳米颗粒和表面活性剂对剪切流中液滴的影响
软凝聚态物质
2012-07-26 v2 计算物理
流体动力学
摘要
我们采用成熟的格子玻尔兹曼方法进行了三维数值模拟，研究了作为流体 - 流体界面添加剂的表面活性剂与纳米颗粒之间的异同。我们报告了它们对该类界面表面张力的各自影响。接下来，我们使流体液滴经受剪切作用，探索液滴的变形特性、其相对于剪切流的倾斜角、界面处颗粒的动力学以及破裂的可能性。观察到颗粒不影响界面的表面张力，尽管它们确实改变了整体的界面自由能。颗粒并非均匀分布在界面上，而是在优先区域形成团簇，只要施加剪切，这些团簇就是稳定的。然而，尽管整体结构保持稳定，单个纳米颗粒会在液滴界面上游动，其旋转频率在垂直于剪切流的液滴界面中部最高，并随毛细管数增加而增加。当向液滴界面添加表面活性剂或颗粒时，我们复现了小变形液滴的 Taylor 定律。表面活性剂的影响体现在毛细管数中，但吸附的大质量颗粒的惯性会增加较高毛细管数下的变形，并最终导致液滴更容易破裂。
引用
@article{arxiv.1201.6562,
title = {Effects of nanoparticles and surfactant on droplets in shear flow},
author = {Stefan Frijters and Florian Günther and Jens Harting},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.6562},
year = {2012}
}
备注
17 pages, 17 figures. The figure quality was reduced to fulfill arXiv's file size restrictions