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我们大多数人都熟悉固体表面上液气移动接触线的经典例子:雨滴在风的吹拂下沿着挡风玻璃缓缓移动。接触线的运动取决于粘性力和表面张力之间的相互作用——这种关系已在实验流体力学中得到彻底研究。
在《欧洲物理学期刊专题》上发表的一项研究中,印度理工学院海得拉巴分校的 Harish Dixit 和他的同事现在研究了两种不混溶液体和固体界面上形成的接触线的运动。这些实验填补了流体动力学的空白,并提出了一种无法用数学描述的强加边界条件的机制。
根据理论,液体-液体接触线的移动应完全由液体的粘度比和液体界面与固体接触的角度控制。为了在现实系统中检验这一点,迪克西特和他的同事在一个矩形罐中装满了两层液体——硅油和糖水——密度相似,但粘度却相差很大。研究人员在罐子边缘放置了一个玻璃载玻片,他们可以垂直滑动它来创建一条移动的接触线。
研究人员利用一种跟踪引入液体并用激光照射的微小颗粒的技术,在移动玻璃片的同时绘制了液液界面两侧的流场。他们发现,流速在接触线附近迅速下降。此外,液体界面似乎沿着移动的玻璃片滑动,而不是固定在玻璃片上——解决了在移动壁上施加无滑移边界条件的模型中明显的“奇点”。
该发现为接触线动力学理论模型提供了支持,并提供了可以改进基于相似粘度液体的数值模拟的参数。
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