板与柱的弹性毛细管聚结
软凝聚态物质
2015-06-22 v1
摘要
当附着在基底上的浸没于流体中的片层或细丝阵列干燥时，蒸发会导致板或柱的顶端形成弯月面，从而使它们聚集在一起。类似地，头发干燥时也会因柔性毛发间液体弯月面引起的毛细力而结块。基于先前的实验观测，我们结合理论与计算来理解这种不稳定性的性质及其在二维和三维情形下的演化。对于片层情形，我们基于相关物理参数明确推导了相互作用力矩。针对我们的周期性力学系统进行的 Bloch 波分析，捕捉到了不稳定性 onset 处的临界液体体积和双板坍塌本征模。我们利用数值模拟研究了团簇的演化及其停滞，以解释分级团簇的形成，并表征最终结构对初始扰动的敏感依赖性。随后，我们将分析推广至处理三维柱坍塌问题，其中流体域完全连通且界面为具有均匀平均曲率的曲面。我们的理论和模拟捕捉到了先前实验观测及我们自身实验的显著特征，明确了可用于控制该过程动力学的关键参数。
引用
@article{arxiv.1408.0748,
title = {Elastocapillary coalescence of plates and pillars},
author = {Zhiyan Wei and Tobias Schneider and Jungchul Kim and Ho-Young Kim and Joanna Aizenberg and L. Mahadevan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1408.0748},
year = {2015}
}