Роль капиллярной составляющей давления при вытеснении частично смачивающей жидкости из капилляра

Рассмотрена задача о моделировании процесса вытеснения газом частично смачивающей жидкости в тонком капилляре. Приведены результаты численных расчетов в рамках рассматриваемой модели с учетом сил расклинивающего давления в области трехфазного контакта. На примере вытеснения газом вязкой частично смачивающей жидкости из тонкого плоского капилляра оценена относительная роль перепада давления в капилляре. Показано, что строгий учет зависимости динамического угла смачивания от скорости движения мениска существен только при относительно малых скоростях или, что то же самое, при относительно малых перепадах давления в капилляре.

Литература

[1] Корольков А.В., Меньшиков В.А., Партола Н.С., Сапожников В.Б. Развитие идей профессора В.М. Поляева по применению пористо-сетчатых материалов для внутрибаковых устройств, обеспечивающих многократный запуск ЖРД. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2006, № 2(63), с. 78–88.

[2] Сапожников В.Б., Крылов В.И., Новиков Ю.М., Ягодников Д.А. Наземная отработка капиллярных фазоразделителей на основе комбинированных пористо-сетчатых материалов для топливных баков жидкостных ракетных двигателей верхних ступеней ракет-носителей, разгонных блоков и космических аппаратов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 4(16). URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/707.html.

[3] Романов А.С., Семиколенов А.В. Моделирование гидродинамики растекания капли частично смачивающей жидкости под действием горизонтальной силы. Журнал вычислительной математики и математической физики, 1999, т. 39, № 7, с. 1205–1210.

[4] Radoev B., Stockelhuber K.W., Tsekov R., Letocart P. Wetting film dynamics and stability. Colloid Stability and Application in Pharmacy, 2007, vol. 3, pp. 151–172.

[5] Dai B., Leal L.G., Redondo A. Disjoining pressure for nonuniform thin films. Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2008, vol. 78, iss. 6, article no. 061602.

[6] Saramago B. Thin liquid wetting films. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 2010, vol. 15, no. 5, pp. 330–340.

[7] Ren W., Hu D. Continuum models for the contact line problem. Physics of Fluids, 2010, vol. 22, no. 10, pp. 102103-19.

[8] Patra A., Bandyopadhyay D., Tomar G., Sharma A., Biswas G. Instability and dewetting of ultrathin solid viscoelastic films on homogeneous and heterogeneous substrates. Journal of Chemical Physics, 2011, vol. 134, no. 6, pp. 064705–11.

[9] Boinovich L., Emelyanko A. Wetting and surface forces. Advances in Colloid and Interface Science, 2011, 165, pp. 60–69.

[10] Tsekov R., Toshev B.V. Capillary pressure of van der waals liquid nanodrops. Colloid Journal, 2012, vol. 74, no. 2, pp. 266–268.

[11] Colosqui C.E., Kavousanakis M.E., Papathanasiou A.G., Kevrekidis I.G. Mesoscopic model for microscale hydrodynamics and interfacial phenomena: Slip, films, and contact-angle hysteresis. Physical Review E – Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2013, vol. 87, no. 1, p. 013302.

[12] Nikolov A., Wasan D. Wetting-dewetting films: the role of structural forces. Advances in Colloid and Interface Science, 2014, vol. 206, pp. 207–221.

[13] Boinovich L., Emelyanenko A. The prediction of wettability of curved surfaces on the basis of the isotherms of the disjoining pressure. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2011, vol. 383, pp. 10–16.

[14] Popescu M.N., Oshanin G., Dietrich S., Cazabat A.-M. Precursor films in wetting phenomena. Journal of Physics Condensed Matter, 2012, vol. 24, p. 243102.

[15] Moulton D.E., Lega J. Effect of disjoining pressure in a thin film equation with nonuniform forcing. European Journal of Applied Mathematics, 2013, vol. 24, pp. 887–920.

[16] Snoeijer J.H., Andreotti B. Moving Contact Lines: Scales, Regimes, and Dynamical Transitions. Annual Review of Fluid Mechanics, 2013, vol. 45, pp. 269–292.

[17] Sibley D.N., Nold A., Savva N., Kalliadasis S. A comparison of slip, disjoining pressure, and interface formation models for contact line motion through asymptotic analysis of thin two-dimensional droplet spreading. Journal of Engineering Mathematics, August 2014.

[18] Chaudhury K., Acharya P.V., Chakraborty S. Influence of disjoining pressure on the dynamics of steadily moving long bubbles inside narrow cylindrical capillaries. Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2014, vol. 89, iss. 5, article no. 053002.

[19] Жен П.Ж. Смачивание: статика и динамика. Успехи физических наук, 1987, т. 151, № 4, с. 619–681.

[20] Романов А.С., Семиколенов А.В. Безнапорное заполнение капилляра в асимптотической теории смачивания. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 4. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/699.html (дата обращения 20 августа 2015).

[21] Романов А.С. Об одном способе гидродинамического описания растекания частично смачивающей жидкости по плоской твердой поверхности. Коллоидный журнал, 1990, т. 52, № 1, с. 93–99.