非平整基底上含表面活性剂液滴铺展中的指进现象与分形特性

含表面活性剂液滴在铺展过程中将形成复杂的指进现象。基于润滑理论,采用FreeFem++软件数值求解了非平整基底上液膜厚度和活性剂浓度的二维演化方程,得到了指进现象的非线性特征,分析了不同基底形貌下的液膜厚度和扰动能量变化,并采用分形维数和手指方差探讨了指进现象中的分裂和屏蔽现象。研究表明:对于相同形貌的基底,增大基底粗糙度促使扰动强度增加,粗糙度与超薄液膜区的扰动能量成正相关;手指的分形维数受粗糙度与基底横流影响,仅有一维凹槽基底促进扰动增强;与凹槽基底相比,波纹基底对粗糙度的敏感性更强,其扰动能量随粗糙度的变化更突出。增加基底沿y方向的变化将加速手指的分裂,而增加基底粗糙度则强化手指的屏蔽效应。