含活性剂超薄液膜演化过程的稳定性研究

针对固体基底上厚度小于100 nm的含活性剂超薄液膜演化过程,基于润滑理论推导出包含分离压影响的液膜厚度和活性剂浓度的演化方程,采用正则模态法导出了描述液膜线性稳定性的特征方程,分析了多个特征参数对线性稳定性的影响,数值模拟了液膜厚度和活性剂浓度演化历程,对比了模拟所得非线性结果与线性分析预测结果的一致性.结果表明:范德华力具有促进扰动增长的作用,较强的玻恩斥力促使扰动衰减,使液膜趋于稳定;较小的毛细力数易使液膜凹陷处发生二次失稳,并最终导致去润湿现象发生;液膜厚度和溶于液膜内部的活性剂浓度初值越大,液膜稳定性越强,液膜表面活性剂浓度影响则相反;增大吸附系数不利于液膜稳定性.

壁面微结构对超薄液膜流动特性的影响

针对非平整基底表面上的超薄液膜流动,采用润滑理论推导出液膜厚度演化方程,并利用PDECOL程序进行了数值求解,分析了不同基底表面液膜轮廓的变化特征及基底结构参数和重力对液膜流动的影响。研究表明:微尺度基底的不平整特征将引起液体局部压力增加或减小,形成隆起或凹陷,使液膜表面发生变形;台阶、V字形和矩形凹槽等基底的深度增加或斜度减小具有增强液膜表面变形的作用,基底宽度仅在小范围内增加具有放大液膜表面变形的作用;波状基底高度增大具有增强液膜隆起高度、减弱液膜凹陷深度的作用,波数的作用与之相反;重力会抑制液膜隆起和凹陷的发生。

滑移边界对含表面活性剂超薄液膜去湿特性的影响

针对预置在固体基底上含非溶性表面活性剂的超薄液膜去湿过程,基于滑移边界条件下的液膜厚度和表面活性剂浓度的非线性演化方程组,采用PDECOL程序对液膜去湿过程进行了数值模拟,分析了不同滑移尺度对含有内源和外源表面活性剂去湿特性的影响。研究表明,滑移边界对去湿过程的影响与表面活性剂初始分布密切相关,且不同平衡液膜厚度下滑移尺度的影响存在较大差异;总体上滑移边界促使超薄液膜趋于稳定,特别是当平衡液膜厚度较小时,滑移边界可有效控制去湿过程的发生;对于Spinodally稳定液膜,滑移边界对外源性情况的影响远大于内源性情况。

柱状纤维上超薄液膜的线性稳定性分析

运用线性理论分析了粘性超薄液膜沿柱状纤维垂直下落的稳定性特征,研究了厚度低于100 nm的薄膜在外力驱动下的流动以及van der Waals力的影响.结果表明随着薄膜相对厚度的下降,纤维表面的曲率将使得线性扰动的发展得到抑制,而van der Waals力促进扰动的增长,这一竞争机制导致了增长率随薄膜相对厚度非单调的变化.还得到了流动的绝对和对流不稳定分区.结果表明van der Waals力扩大绝对不稳定流动区域,表面张力也会有利于绝对不稳定的发展,而外驱动力正好起到相反的作用.