溶质Marangoni效应对降膜流动稳定性的影响

降膜流动的稳定性对于提高涂膜质量、保障降膜换热器换热性能和促进药物吸收具有重要作用。基于液膜厚度与活性剂浓度的二维非线性演化方程,研究了含表面活性剂的液膜在倾斜平板上流动的稳定性,提出了包括壁面倾角θ、Marangoni数M、Weber数S和Peclet数Pe在内的临界Reynolds数表达式,分析了溶质Marangoni效应、倾角和扰动波数对线性稳定性的影响,探究了溶质Marangoni效应作用下表面波的时空演化特征。结果表明:初始扰动在溶质Marangoni效应影响下分离出快波与慢波,慢波在演化后期发展为多峰波状结构的表面波。增强溶质Marangoni效应可提高临界Reynolds数,扩大液膜流动稳定区并抑制失稳区的扰动增长,削弱表面波的色散效应。提高S和降低Pe均可抑制慢波的演化,而对快波演化基本无影响。

竖直平板上含活性剂液膜排液过程不稳定现象的数值模拟

基于润滑理论建立了表面速度、液膜厚度和活性剂浓度的二维演化模型。在弯月面位置施加展向扰动,通过数值计算得到了该局部扰动随排液的发展过程和Marangoni效应的影响规律。结果表明:施加展向扰动后,弯月面处立即出现扰动波纹,但扰动因重力阻碍随排液迅速减弱;在排液后期,弯月面区域扰动波纹再现并逐渐向顶端发展。随Marangoni效应的增强,在排液前期,活性剂逆流区扩大;在排液后期,液膜扰动能量增长度、波纹不规则性加强,进而对液膜的稳定产生了不利影响。