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薄膜液体への界面活性剤衝突のシミュレーション

Université des Sciences et de la Technologie d'Oranの研究グループが薄膜液体上に広がる非混和性界面活性剤の様子をシミュレーションしました。 本研究成果は、Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (2020): 124953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: Hanene, Zahaf, et al. "A Numerical Model of An Immiscible Surfactant Drop Spreading over Thin Liquid Layers using CFD/VOF approach." Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (2020): 124953.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092777572030546X

同研究グループは、薄い液体基板上に広がる非混和性界面活性剤の液滴の数値調査を行いました。 CFD数値モデルは、区分線形インターフェイス計算法(PLIC)と組み合わせた流体技術(VOF)のボリュームに基づいています。


この界面再構成は、薄い水液体基板上に広がる界面活性剤の液滴のダイナミクスの時間発展をシミュレートするために適用されます。 モデルでは、界面活性剤は、界面活性剤を含む水の溶液の代わりに別の相と見なされます。 このアプローチにより、シミュレーションの前に、界面活性剤の分子拡散係数、最大充填濃度、吸着と脱着の速度定数を同時に決定する必要がなくなります。 一連のスーパースプレッダートリシロキサン(M(D'EnOH)M界面活性剤が考慮されます。 CFDモデルの予測は、以前に公開された実験結果の測定値と非常によく一致しています。 シミュレーションを使用して、水/界面活性剤の界面張力(28-35NmN / m)、界面活性剤の液滴の体積(0.61-38.79 mm3)など、明確に定義された一連のパラメーターの関数として、拡散挙動を予測および最適化します)および水層の厚さ(1〜3 mm)。 表面から界面活性剤による薄い水層のディウェッティングプロセスは、ほとんどすべての構成で発生します。 二次滴と不安定なクラウンの形成は、38.79 mm3の最大滴体積でのみ発生します。 厚いフィルム(h = 2および3 mm)の場合のみ、衝撃後に液体のキャビティが生成されます。 すべての厚さで、界面活性剤と水の界面に不安定性が現れ、薄いフィルムほどその数は大きくなります(h = 1 largermm)。 数値データの速度論的分析により、調査した界面活性剤のすべての液滴について、2つの連続する拡散レジームの存在が確認されます。 移動前線のより速い時間発展は、低体積および高表面張力の界面活性剤液滴、ならびに厚い水下層に対して進行します #シミュレーション #CFD #界面活性剤

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