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液滴端部における毛細管波の影響評価

University of TwenteとUniversity of Cambridgeの研究グループが、薄膜の境界部に発生する毛細管波に関して調査しました。

この研究成果は、Journal of Fluid Mechanicsに掲載されています。


この記事は下記論文の紹介記事です。

論文:

Jalaal, Maziyar, Carola Seyfert, and Jacco H. Snoeijer. "Capillary ripples in thin viscous films." Journal of Fluid Mechanics 880 (2019): 430-440.

https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/capillary-ripples-in-thin-viscous-films/5B82D0D1B5E8BCA3F70A7CB69C212644



粘性および毛細管による境界部の波紋は、薄い粘性フィルムを含む自由表面流の一般的な特徴です。


特に毛細管の波紋を理解することは、スプレーコーティング、インクジェット、3D印刷などのさまざまなアプリケーション分野で重要になります。


このような背景から同グループは、デジタルホログラフィック顕微鏡法に基づいた実験を行いました。

ナノスケールの解像度で、事前に濡れた表面に広がる粘性のある液滴の境界部にある毛細管の波紋の形態を測定しました。




評価の結果、キャピラリー数の増加に従って波紋の振幅が増加し、Ca≒2×10^−3付近で最大に達し、その後キャピラリー数が増加することで減少することがわかりました。


Ca≒0.3を超えると、タローニらの線形解析と非常によく一致して、凹みが完全に消えます。

通常、薄膜流の場合、これらの機能は潤滑近似では説明できません。表面張力が波紋の原因であるため、表面張力の相対的な重要性が低下する大きなCaで波紋が消えることを定性的なレベルで理解できるとのことです。



小さいCaの場合、液滴の高さが膜厚に匹敵し、波紋の波長が毛細管長に近くなるため、重力だけでなく長さスケール分離の重要性が強調されます。



この方法論は、複雑な形上のフィルムまたはより複雑なレオロジーを持つ流体のさらなる調査に使用できると期待できるとのことです。


#液体 #毛細管波 #波紋

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