液膜破裂收缩及黏性影响数值模拟

采用相场方法对黏性-表面张力作用下液膜破裂孔洞扩张行为进行了数值模拟,分析了液膜收缩过程中的界面模态和边缘运动速度以及黏性效应产生的机制和影响.结果表明,液膜在收缩过程中,当黏性效应较明显时,液膜的厚度随着远离边缘隆起部位而单调衰减(模态I);反之,在隆起部位前方会出现颈缩区(模态II).颈缩部位的厚度(在前期)随着收缩时间增大而线性减小.虽然进一步降低黏性,相关的液膜参数演化趋近于无黏状态.但即使在逼近无黏假设的情况下,黏性效应仍然起着重要作用.这使实际液膜收缩速度低于机械能守恒假设下的预测值(实际为后者的1/2~(1/2)倍).同时本文也发现,传统理论图像虽然在液膜收缩了一段时间后,可以很好地与实验结果吻合;但在液膜收缩初期,即液膜前缘隆起的尺度与液膜尺度可比时,采用隆起部分的质心运动作为分析对象更为准确.通过分析液膜边缘与隆起部分质心的相对运动,可以使传统模型很好地预测这一时间段的液膜收缩速度.