关于尖端带有气泡的 Saffman-Taylor 指状物振荡动力学的研究

在高速下被驱入 Hele-Shaw 通道的气液界面的复杂行为可能源于振荡动力学;然而,导致界面振荡的物理和动力学机制仍不清楚。我们扩展了 Couder \textit{et. al.} (\textit{Phys. Rev. A}, vol. 34, 1986, p. 5175) 的实验,对在 Hele-Shaw 通道中稳定传播的气指尖端放置一个小气泡后产生的动力学进行了系统研究。该系统可以表现出稳定和振荡行为,我们表明这些不同的行为分别发生在由流速和气泡大小定义的相空间的明确区域内。对于足够大的流速,周期性指状物振荡让位于以指状物尖端不规则蜿蜒为特征的无序动力学。我们证明,在固定流速下,当气泡尺寸增大到使得气泡尖端的平面内曲率减小的程度与指状物尖端的平面内曲率相匹配时,振荡开始。两个平面内曲率的相等导致驱动指状物的跨气泡轴向压力梯度消失,从而使指状物容易受到横向扰动的影响。在扰动下,指状物和气泡恢复的不同时间尺度使得指状物-气泡系统中能够发展出持续振荡。当气泡足够大以至于它可以充当复合指状物的尖端时,振荡停止。高流速下的无序动力学与不稳定周期态的瞬态探索相一致,这表明类似的动力学可能构成粘性指进中观察到的无序动力学的基础。