Taylor-Culick 回缩及周围环境的影响

当自由悬浮的液膜破裂时，它在表面张力作用下自发回缩。若液膜被空气包围，已知其回缩速度趋近于恒定的 Taylor-Culick 速度。然而，当被外部黏性介质包围时，该介质内的耗散决定了回缩速度的大小。在本工作中，我们研究了黏性油环境（\emph{两相} Taylor-Culick 回缩）中的液体（水）膜回缩，以及夹在空气与黏性油之间（\emph{三相} Taylor-Culick 回缩）的回缩。在后一种情形中，实验测得的回缩速度对油相黏度的依赖弱于水膜完全被油包围的构型。数值模拟表明，这种较弱的依赖源于黏性耗散在三相接触线附近的局域化。回缩速度仅取决于周围介质的黏度，而非液膜的黏度。由实验与数值模拟，我们揭示了在大黏度周围环境 regime（$Oh_s \gg 1$）下，基于回缩速度的液膜韦伯数 $We_f$ 或周围介质毛细数 $Ca_s$ 相对于周围介质奥内佐格数 $Oh_s$ 的标度前所未有 regime：两相 Taylor-Culick 构型为 $We_f \sim Oh_s^{-2}$ 与 $Ca_s \sim Oh_s^{0}$，三相 Taylor-Culick 构型为 $We_f \sim Oh_s^{-1}$ 与 $Ca_s \sim Oh_s^{1/2}$。