移动的气泡/球在稀薄表面活性剂溶液中的应力场

在本研究中，我们实验探讨了气泡在稀薄表面活性剂溶液（20 < Re < 220，高Peclet数）中附近的应力场，并将其与不受表面污染的球体的应力场进行比较。我们采用新开发的偏振测量技术，高度灵敏于界面附近的应力场。首先，通过测量Re = 120时的流动，以数值预测结果为准，验证了该方法的准确性。随后我们测量了气泡应力场，其阻力在观察区域内从清洁界面阻力过渡到刚性界面阻力。气泡前端的应力类似于清洁气泡的应力，而后端行为类似于固体球体。在这些区域之间，位于盖角处的相位色散不连续，表明从滑移边界条件向无滑移边界条件的转变。轴对称应力重建揭示了盖角处的局部应力尖峰，该尖峰随表面活性剂积累而移动并增大阻力。令人惊讶的是，测量的盖角与归一化阻力系数与Re = 100时的数值模拟（Cuenot等，1997）高度吻合，且仅略偏离缓动流停滞盖模型（Sadhal和Johnson，1983）。该工作表明，基于偏振的应力场测量有效捕捉了表面污染与流体力学之间的相互作用作用于中等雷诺数。