溶质Marangoni效应对降膜流动稳定性的影响

作     者：刘成治 李春曦 周静宜 叶学民 LIU Chengzhi;LI Chunxi;ZHOU Jingyi;YE Xuemin

作者机构：华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2022年第73卷第12期

页      面：5405-5413页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51876065 12172129) 

主　　题：表面活性剂 稳定性 流体动力学 数值模拟 

摘      要：降膜流动的稳定性对于提高涂膜质量、保障降膜换热器换热性能和促进药物吸收具有重要作用。基于液膜厚度与活性剂浓度的二维非线性演化方程,研究了含表面活性剂的液膜在倾斜平板上流动的稳定性,提出了包括壁面倾角θ、Marangoni数M、Weber数S和Peclet数Pe在内的临界Reynolds数表达式,分析了溶质Marangoni效应、倾角和扰动波数对线性稳定性的影响,探究了溶质Marangoni效应作用下表面波的时空演化特征。结果表明:初始扰动在溶质Marangoni效应影响下分离出快波与慢波,慢波在演化后期发展为多峰波状结构的表面波。增强溶质Marangoni效应可提高临界Reynolds数,扩大液膜流动稳定区并抑制失稳区的扰动增长,削弱表面波的色散效应。提高S和降低Pe均可抑制慢波的演化,而对快波演化基本无影响。