Динамика цилиндрического пузырька с учетом движения линии контакта по неоднородной поверхности подложки | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2025. № 97. DOI: 10.17223/19988621/97/4

Динамика цилиндрического пузырька с учетом движения линии контакта по неоднородной поверхности подложки

Предлагается модель учета неоднородности поверхности подложки при движении по ней линии контакта трех сред на примере собственных и вынужденных колебаний газового пузырька в несжимаемой жидкости конечного объема с внешней свободной поверхностью, расположенного между двумя пространственно-неоднородными параллельными подложками. Показано, что частота радиальных колебаний пузырька определяется давлением газа и радиусом внешней поверхности жидкости. Неоднородность изменяет эффективный параметр смачивания и приводит к возбуждению азимутальных мод в однородном пульсационном поле давления.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 8

Ключевые слова

газовый пузырек, собственные колебания, вынужденные колебания, движение линии контакта, неоднородная поверхность

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Алабужев Алексей Анатольевич	Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук; Пермский государственный национальный исследовательский университет	кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории вычислительной гидродинамики; профессор кафедры теоретической физики	alabuzhev@mail.ru

Всего: 1

Ссылки

де Жен П.Ж. Смачивание: статика и динамика // Успехи физических наук. 1987. Т. 151, вып. 4. С. 619-681. doi: 0.3367/UFNr.0151.198704c.0619.

de Gennes G., Brochard-Wyart F., Quere D. Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves. New York: Springer, 2004. 292 p. doi: 10.1007/978-0-387-21656-0.

Zhang L., Thiessen D.B. Capillary-wave scattering from an infinitesimal barrier and dissipation at dynamic contact lines // J. Fluid Mech. 2013. V. 719. P. 295-313. doi: 10.1017/jfm.2013.5.

Hocking L.M. The damping of capillary-gravity waves at a rigid boundary // J. Fluid Mech. 1987. V. 179. P. 253-266. doi: 10.1017/S0022112087001514.

Пономарева М.А., Якутенок В.А. Моделирование растекания капли вязкой жидкости в плос кой постановке при больших числах Бонда // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2007. № 1. С. 79-83.

Пономарева М.А., Шрагер Г.Р., Якутенок В.А. Использование уравнения Дюпре-Юнга для решения задачи о растекании жидкости при ограниченном смачивании // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2008. № 1 (2). С. 90-96.

Davis S.H. Moving contact lines and rivulet instabilities. Part 1. The static rivulet // J. Fluid Mech. 1980. V. 98. P. 225-242. doi: 10.1017/S0022112080000110.

Актершев С.П., Алексеенко С.В., Цвелодуб О.Ю. Теоретическое моделирование гидроди намики и теплопереноса в волновых пленках жидкости при сложных условиях течения (обзор) // Теплофизика и аэромеханика. 2022. № 1. С. 1-36. doi: 10.1134/S0869864322010012 (English version).

Fayzrakhmanova I.S., Straube A. V. Stick-slip dynamics of an oscillated sessile drop // Phys. Fluids. 2009. V. 21. Art. 072104. doi: 10.1063/1.3174446.

Fayzrakhmanova I.S., Straube A. V., Shklyaev S. Bubble dynamics atop an oscillating substrate: Interplay of compressibility and contact angle hysteresis // Phys. Fluids. 2011. V. 23. Art. 102105. doi: 10.1063/1.3650280.

Korobkin A.A., Pukhnachov V.V. Initial Stage of Water Impact // Annu. Rev. Fluid Mech. 1988. V. 20. P. 159-185. doi: 10.1146/annurev.fl.20.010188.001111.

Yarin A.L. Drop impact dynamics: Splashing, Spreading, Receding, Bouncings // Annu. Rev. Fluid Mech. 2006. V. 39. P. 159-192. doi: 10.1146/annurev.fluid.38.050304.092144.

Hicks P.D., Ermanyuk E.V., Gavrilov N.V., Purvis R. Air trapping at impact of a rigid sphere onto a liquid // J. Fluid Mech. 2012. V. 695. P. 310-320. doi: 10.1017/jfm.2012.20.

Kumar S. Liquid Transfer in Printing Processes: Liquid Bridges with Moving Contact Lines // Annu. Rev. Fluid Mech. 2015. V. 47. P. 67-94. doi: 10.1146/annurev-fluid-010814-014620.

Anna S.L. Droplets and bubbles in microfluidic devices // Annu. Rev. Fluid Mech. 2016. V. 48. P. 285-309. doi: 10.1146/annurev-fluid-122414-034425.

Bures L, Sato Y. On the modelling of the transition between contact-line and microlayer evaporation regimes in nucleate boiling // J. Fluid Mech. 2021. V. 916. A53. doi: 10.1017/jfm.2021.204.

Dussan V.E.B. On the spreading of liquids on solid surfaces: static and dynamic contact lines // Ann. Rev. Fluid Mech. 1979. V. 11. P. 371-400. doi: 10.1146/annurev.fl.11.010179.002103.

Ding H., Gilani M.N.H., Spelt P.D.M. Sliding, pinch-off and detachment of a droplet on a wall in shear flow // J. Fluid Mech. 2010. V. 644. P. 217-244. doi: 10.1615/10.1017/ S0022112009992217.

Воинов О.В. Гидродинамика смачивания // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1976. № 5. С. 76-84. doi: 10.1007/BF01012963 (English version).

Alabuzhev A.A. Oscillations and parametric instability of a cylindrical drop of a low-viscous liquid // Inter. J. Fluid Mech. Res. 2019. V. 46, is. 5. P. 441-457. doi: 10.1615/InterJLluid MechRes.2019025743.

Алабужев А.А., Пьянкова М.А. Параметрическая неустойчивость одиночной капли и ансамбля капель при круговых вибрациях // Вестник Пермского университета. Физика. 2022. № 3. C. 56-65. doi: 10.17072/1994-3598-2022-3-56-65.

Ting C.-L., Perlin M. Boundary conditions in the vicinity of the contact line at a vertically oscillating upright plate: an experimental investigation // J. Fluid Mech. 1995. V. 295. P. 263300. doi: 10.1017/S0022112095001960.

Shklyaev S., Straube A.V. Linear oscillations of a hemispherical bubble on a solid substrate // Phys. Fluids. 2008. V. 20. Art. 052102. doi: 10.1063/1.2918728.

Alabuzhev A.A., Kolupaev V.S. The effect of substrate surface on the dynamics of sessile drop under axisymmetric vibrations // Interfac. Phenom. Heat Transfer. 2021. V. 9, is. 1. P. 75-85. doi: 10.1615/INTERFACPHENOMHEATTRANSFER.2021035378.

Алабужев А.А., Любимов Д.В. Влияние динамики контактной линии на собственные колебания цилиндрической капли // Прикладная механика и техническая физика. 2007. Т. 48, № 5. С. 78-86. doi: 10.1007/s10808-007-0088-6.

Алабужев А.А. Поведение цилиндрического пузырька под действием вибраций // Вычислительная механика сплошных сред. 2014. Т. 7, № 2. С. 151-161. doi: 10.7242/1999-6691/2014.7.2.16.

Алабужев А.А., Кашина М.А. Влияние различия свойств поверхностей на осесимметричные колебания сжатой капли в переменном электрическом поле // Известия вузов. Радиофизика. 2018. Т. 61, № 8-9. С. 662-676. doi: 10.1007/s11141-019-09919-4 (English version).

Miles J.W. The capillary boundary layer for standing waves // J. Fluid Mech. 1991. V. 222. P. 197-205. doi: 10.1017/S0022112091001052.

Pyankova M.A., Alabuzhev A.A. Influence of the properties of the plate surface on the oscillations of the cramped drop // Phys. Fluids. 2022. V. 34. Art. 092015. doi: 10.1063/5.0101011.

Xia Y., Steen P.H. Moving contact-line mobility measured // J. Fluid Mech. 2018. V. 841. P. 767-783. doi: 10.1017/jfm.2018.105.

Xia Y., Steen P.H. Dissipation of oscillatory contact lines using resonant mode scanning // NPJ Microgravity. 2020. V. 6 (3). doi: 10.1038/s41526-019-0093-0.

Ludwicki J.M., Kern V.R., McCraney J. et al. Is contact-line mobility a material parameter? // NPJ Microgravity. 2022. V. 8 (6). doi: 10.1038/s41526-022-00190-y.

McCraney J., Ludwicki J., Bostwick J., Daniel S., Steen P. Coalescence-induced droplet spreading: Experiments aboard the International Space Station // Phys Fluids. 2022. V. 34. Art. 122110. doi: 10.1063/5.0125279.

Hocking L.M. Waves produced by a vertically oscillating plate // J. Fluid Mech. 1987. V. 179. P. 267-281. doi: 10.1017/S0022112087001526.

Alabuzhev A.A. Influence of surface properties on axisymmetrical oscillations of a cylindrical bubble // Interfac. Phenom. Heat Transfer. 2019. V. 7, is. 3. P. 255-268. doi: 10.1615/Interfac PhenomHeatTransfer.2019031147.

Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа, 2003. 840 с.

Алабужев А.А., Любимов Д.В. Влияние динамики контактной линии на колебания сжатой капли // Прикладная механика и техническая физика. 2012. Т. 53, № 1. С. 1-12. doi: 10.1134/S0021894412010026.

Алабужев А.А. Осесимметричные колебания цилиндрической капли с подвижной контактной линией // Прикладная механика и техническая физика. 2016. Т. 57, № 6. С. 5363. doi: 10.1134/S0021894416060079.