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疎水性ストライプパターン上における液滴の挙動を調査

TU Darmstadtの研究グループが、疎水性ストライプパターン上における液滴の挙動を調査しました。

この研究成果は、arXiv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:

Hartmann, Maximilian, et al. "Breakup Dynamics of Capillary Bridges on Hydrophobic Stripes." arXiv preprint arXiv:1910.01887 (2019).

https://arxiv.org/abs/1910.01887



2つの親水性ストライプ間に作製された疎水性ストライプ上の毛細管架橋(キャピラリーブリッジ)を同グループは研究しています。



キャピラリーブリッジは、化学的にパターン化された3種の表面状態をもつ隣接するストライプを覆う水滴から形成されます。

シミュレーションは、Free Surface 3D(FS3D)で実装されたVolume-of-Fluid(VOF)メソッドに基づいています。

VOFシミュレーションの物理的に現実的な初期データを構築するために、Surface Evolverを使用して、実験と一致する初期構成を計算します。

接触線での数値的不安定性は、Navier-slip境界条件の新しい適応により低減されます。


位相空間での分裂プロセスを考慮することにより、正確な分裂時間を決定する際の不確実性なしに分裂ダイナミクスを評価できます。中間の非粘性レジーム内では、分裂プロセスが慣性力と毛管力のバランスによって支配されていることを示しています。


ブリッジ幅が小さい場合、崩壊速度は定常状態に達します。これは、粘性力がより重要になるためです。分裂の最終段階で、毛細管ブリッジはレイリー・プラトー不安定性と一致して分裂する液体糸を形成します。


臨界波長は、スレッドが配置される2つの液体コーンの先端間の距離と同じです。


規則的なパターンでの衛星の液滴の存在は、一次分裂プロセスの後に自己相似二次分裂が続くことを示しています。



#液滴 #毛細管

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