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表面弹性对含可溶性活性剂垂直液膜排液的影响

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物理学报 2018年第21期67卷 243-255页

作者：叶学民李明兰张湘珊李春曦华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室保定071003

针对含可溶性活性剂的垂直液膜排液过程,在考虑表面弹性作用的基础上,采用润滑理论建立了液膜厚度、表面速度、表面和内部活性剂浓度的演化方程组,通过数值计算分析了表面弹性和活性剂溶解度耦合作用下的液膜演化特征.结果表明:表面弹... 详细信息

针对含可溶性活性剂的垂直液膜排液过程,在考虑表面弹性作用的基础上,采用润滑理论建立了液膜厚度、表面速度、表面和内部活性剂浓度的演化方程组,通过数值计算分析了表面弹性和活性剂溶解度耦合作用下的液膜演化特征.结果表明:表面弹性是影响可溶性活性剂垂直液膜排液过程中必不可少的因素.排液初期,随表面弹性增加,液膜初始厚度增大,表面更趋于刚性化.随排液进行,弹性不同的液膜呈现不同的典型排液特征:当弹性较小时,液膜上部表面张力高,下部表面张力低,产生正向的马兰戈尼效应,与重力作用相抗衡.当弹性较大时,膜上部表面张力低,下部表面张力高,产生逆向的马兰戈尼效应,促使液膜排液加速,更易发生失稳.活性剂溶解度通过控制液膜表面的活性剂分子吸附量,进而影响表面弹性:当活性剂溶解度较大时,液膜厚度较小,很快发生破断;随溶解度降低,液膜稳定性增加,初始表面弹性也随之增大,并随液膜变薄逐渐接近极限膨胀弹性值.

关键词：垂直液膜可溶性活性剂表面弹性溶解度排液过程

表面弹性和分离压耦合作用下的垂直液膜排液过程

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物理学报 2018年第16期67卷 247-258页

作者：叶学民李明兰张湘珊李春曦华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室保定071003

针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,在考虑表面弹性和分离压耦合作用的基础上,采用润滑理论建立了液膜厚度、表面速度和活性剂浓度的演化方程组,通过数值计算分析了表面弹性和分离压单独作用和耦合作用下的液膜演化特征.结果表明:... 详细信息

针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,在考虑表面弹性和分离压耦合作用的基础上,采用润滑理论建立了液膜厚度、表面速度和活性剂浓度的演化方程组,通过数值计算分析了表面弹性和分离压单独作用和耦合作用下的液膜演化特征.结果表明:表面弹性与分离压均对垂直液膜排液过程有显著影响.表面弹性单独作用时,液膜初始厚度随弹性增大,黑膜仅在液膜顶部形成,长度较短且不能稳定存在;分离压单独作用时,活性剂随流体不断汇集在底端,液膜表面无法形成表面张力梯度,不发生逆流现象;当二者耦合作用时,可得到较稳定的液膜,排液前期增加表面弹性可提高液膜的厚度、降低表面速度和促使液体逆流,从而减缓排液过程;后期出现黑膜后,分离压中的静电斥力起主要作用,延缓液膜"老化".

关键词：垂直液膜排液表面弹性分离压

变表面粘度的含不溶性活性剂垂直液膜流动特性研究

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变表面粘度的含不溶性活性剂垂直液膜流动特性研究

作者：瞿一妹华北电力大学

学位级别：硕士

在有瞬时流动和质量传输的多相系统中,液滴和气泡动力学以及它们之间的交互作用是一个很重要的课题。在液滴和皂膜运动中,气液交界面处有吸附的表面活性剂。表面张力梯度或者气液界面粘度会使含不溶性表面活性剂的液滴或液膜产生气液界... 详细信息

在有瞬时流动和质量传输的多相系统中,液滴和气泡动力学以及它们之间的交互作用是一个很重要的课题。在液滴和皂膜运动中,气液交界面处有吸附的表面活性剂。表面张力梯度或者气液界面粘度会使含不溶性表面活性剂的液滴或液膜产生气液界面应力,因此气液界面粘度在不可溶介质中将影响液滴或液膜的流动过程。本文采用理论推导和数值计算相结合的方法,深入研究了变表面粘度的含不溶性活性剂垂直液膜的流动特性。主要包括以下内容:(1)建立了二维两端固定的含不溶性活性剂垂直皂膜的流动演化数学模型,引入含引力强度系数和斥力强度系数的分离压模型;采用润滑理论推导出垂直液膜厚度、表面活性剂浓度和表面滑移速度演化方程。根据Dow Corning活性剂实验数据,引入Boussinesq-Scriven表面剪切力模型和Hirsa量纲表面粘度表达式,进一步完善了垂直液膜流动研究。(2)采用FREEFEM程序,模拟了两端固定含不溶性活性剂垂直液膜的流动演化特征;研究了考虑分离压、结合压作用下两端固定的垂直液膜的运动特征,分析了引力强度系数、斥力强度系数对垂直液膜流动演化的影响,讨论了表面活性剂浓度和邦德数对流动特性的影响。(3)在表面粘度为常数和表面粘度随表面活性剂浓度变化等两种情形下,采用FREEFEM程序模拟了两端固定垂直液膜的流动演化特征,分析了表面粘度对垂直液膜流动演化的影响。

关键词：垂直液膜变粘度不溶性表面活性剂分离压 Marangoni效应

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活性剂浓度分布对液膜排液过程的影响

计算物理 2018年第5期35卷 577-586页

作者：杨少东叶学民李春曦华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室

针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,考虑分离压和表面黏度的作用,应用润滑理论建立液膜厚度、活性剂浓度和表面速度的控制方程组,分析初始活性剂浓度及梯度对排液过程的影响.结果表明：当液膜表面不含活性剂时,其排液历程很短,很快... 详细信息

针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,考虑分离压和表面黏度的作用,应用润滑理论建立液膜厚度、活性剂浓度和表面速度的控制方程组,分析初始活性剂浓度及梯度对排液过程的影响.结果表明：当液膜表面不含活性剂时,其排液历程很短,很快发生破断.当液膜表面添加活性剂时,可以延长液膜存续时间.而当液膜表面活性剂浓度较低时,其诱发的Marangoni效应不足以克服重力的排液作用,其形成的＂黑膜＂不能稳定存在.随活性剂浓度增大,液膜表面流动速度减小,液膜表面更加＂坚固＂,所形成的＂黑膜＂非常稳定.当考虑初始活性剂浓度梯度时,其影响主要体现在减缓排液初期的表面速度.

关键词：垂直液膜排液分离压表面黏度活性剂