不同初始条件下液滴铺展过程中的指进特征

王媛媛，薛全喜，李春曦

(华北电力大学 能源动力与机械工程学院，河北保定071003)



不同初始条件下液滴铺展过程中的指进特征

王媛媛，薛全喜，李春曦

(华北电力大学 能源动力与机械工程学院，河北保定071003)

摘要：针对含活性剂液滴在预置液膜上铺展过程中形成的指进现象，基于润滑理论建立的液膜厚度和活性剂浓度演化模型，通过数值模拟得到了不同初始条件下的指进特性，并利用分形维数分析了指进现象的非线性特征。研究表明：液滴铺展过程中，在液滴底部液膜最薄区产生指进现象；随预置液膜厚度增加，铺展范围扩大，指长缩短；随初始活性剂浓度降低，铺展范围缩小，指长减小；增加毛细数，指长变短、手指密度减小，手指分叉程度也显著减小；指宽在铺展中后期呈现波动特征；增大预置液膜厚度或毛细数、降低初始活性剂浓度，均使指进现象的分形维数减少，即手指的分叉程度减弱，减小了铺展过程不稳定性特征。

关键词：液滴铺展；初始条件；指进现象；分形维数

0引言

随对微流体研究的深入，含表面活性剂液滴的铺展课题已广泛应用于微机电系统的加工、散热、印刷、镀层行业及医学领域的呼吸窘迫症治疗[1-5]等方面，因此，开展对含活性剂液滴铺展问题的研究具有重要的科研与应用价值。

含活性剂的液滴在铺展过程中呈现明显的不稳定性特征[6]。已有实验结果显示，在含活性剂溶液铺展或润湿时，位于上层的液滴铺展前沿会产生分岔现象，即指进现象[7]，这是由液滴铺展过程中存在的复杂非线性特征所致[8,9]。……