直流电场中弹性胶囊的大变形电流体动力学

研究了一个球形弹性胶囊在均匀直流电场中的动力学，该胶囊包含由弹性膜界定的牛顿流体并浸没在另一种牛顿流体中。电学性质的不连续性，如内部和外部流体介质的电导率以及膜的电容和电导，导致净界面 Maxwell 应力，其可引起此类弹性胶囊的变形。我们考虑成熟的薄弹性膜膜定律，在 Stokes 流动极限下完全求解流体动力学，并使用电容器模型描述静电学，来研究此问题。在小变形极限下，解析理论相当满意地预测了动力学。然而，高毛细数下的大变形需要数值方法（本例中为边界元法）来求解这一高度非线性问题。类似于囊泡，在中间时刻，当外部介质导电性更强时，观察到高度非线性的双凹形状以及方形化和类六边形形状。该研究确定了诸如高膜电容、低膜电导、低流体动力学时间尺度和高毛细数等参数对于这些形状转变观测的必要性。该转变是由于中间时刻极点处的大压缩 Maxwell 应力。因此，这种形状转变可以在具有电容的球形液滴中观察到，可能无论界面恢复力的性质如何。