侧壁润湿与落体薄膜的线性稳定性

我们研究了侧壁润湿对限制在 1 维方向上的落体液膜线性稳定性的影响。发展了一个大尺度稳定性框架，捕捉惯性、黏性、重力、表面张力和几何约束。基本流表现出曲率 meniscus 和在侧壁附近的流向速度超标。基于 Navier-Stokes 方程的线性稳定性分析在两个限制条件下进行。在约束通道中，跨向约束通过侧壁边界层稳定中等波数扰动；润湿削弱了这种稳定性；随着接触角的减小，中性曲线趋向于无约束的一维极限，从而润湿表现为相对的破坏性机制。相反，在弱约束通道中，侧壁边界层不提供约束性稳定性，润湿产生净长程稳定性（$k \rightarrow 0$），显著提高临界雷诺数。这种效应随接触角减小而加强，表明破坏性惯性与稳定性润湿引起的毛细力之间的竞争。所预测的长程稳定效应与可获得的实验测量结果进行了定量比较，显示出一致的趋势，在可访问的参数范围内具有可比的大小。扰动本征模式结构表明，在约束通道中，相对破坏与 meniscus 升高和速度超标在侧壁附近产生的旋流结构有关，这些结构降低了有效粘性阻尼。相反，在弱约束通道中，稳定性与通过侧壁强固结扰动的界面张力相一致。