ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Хемокапиллярный эффект при движении капли из "Химическая гидродинамика" Все рассмотренные выше случаи проявления эффекта Марангони для капли имеют одну общую черту, а именно наличие некоторой внешней несимметрии, которая не связана с движением. Существенно иные ситуации, когда градиент поверхностного натяжения возникает лишь в процессе движения жидкостей вне и внутри капли, в свою очередь обратно влияя на движение, исследованы в [100, 163]. [c.244] в [100] анализируется влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ) на движение капли. В состоянии покоя поверхностная пленка однородна, и градиент поверхностного натяжения не возникает. Однако, если капля перемещается, то поверхностно-активные вещества перераспределяются вдоль поверхности, создавая такой градиент. Поскольку поверхностное натяжение обычно убывает с ростом концентрации, капиллярный эффект в этом случае будет состоять в торможении поверхности и увеличении сопротивления капли. Если капиллярный эффект велик, то он приводит к полному прекращению движения на поверхности капли или пузыря, поэтому закон сопротивления для них становится таким же, как и для твердой сферической частицы. Этот вывод имеет многочисленные экспериментальные подтверждения [100]. [c.244] Для того чтобы подчеркнуть роль химической реакции, описываемые далее термокапиллярные эффекты принято называть хемо-термокапиллярными. [c.245] Задачу о стационарном обтекании капли с поверхностной химической реакцией однородным поступательным стоксовым потоком условно можно разделить на три части. [c.245] Для гидродинамической части задачи сохраняются все основные предположения, уравнения и граничные условия, используемые ранее в разд. 6.2. [c.245] Концентрационная часть задачи описывется уравнением конвективной диффузии (4.4.3), где у функции тока необходимо поставить индекс единица, и граничными условиями постоянства концентрации на межфазной поверхности и вдали от капли (4.4.4), (4.4.5). Диффузионное число Пекле Ре считается малым. [c.245] Решение гидродинамической части задачи, как и ранее можно записать в виде формул для функций тока (6.2.6), где постоянная В остается пока неопределенной. [c.246] При В 0 сила (6.3.3), как обычно, является силой сопротивления. При В О сила (6.3.3) превращается в силу тяги будучи сонаправлен-ной скорости движения капли. [c.246] При — у картина обтекания капли аналогична обтеканию по Адамару — Рыбчинскому (рис. 2.2). С уменьшением величины В интенсивность циркуляции жидкости внутри капли уменьшается и при В = — обращается в нуль. При дальнейшем уменьшении В — -) возникает циркуляционная зона вокруг капли. Направление внутренней циркуляции становится противоположным по отношению к соответствующему направлению в случае Адамара — Рыбчинского. При этом, как следует из (6.3.3), действующая на каплю сила сопротивления превышает силу Стокса, действующую на твердую сферу. [c.246] Отметим, что может осуществляться режим так называемого автономного движения, когда капля самопроизвольно, в отсутствие каких-либо внешних вынуждающих обстоятельств, дрейфует с постоянной ненулевой скоростью [51, 52]. При этом другой возможный режим движения — покой — оказываетя неустойчивым. Эффекты, аналогичные рассмотренным в данном разделе, могут вызываться хемоконцентрационно-капиллярным механизмом [53], а также другими, отличными от поверхностной химической реакции факторами, например, тепловыделением внутри капли [156]. [c.247] Замечание. Задача о массопереносе к капле для диффузионного режима реакции на ее поверхности в условиях термокапиллярного движения формулируется так же, как в его отсутствие (см. разд. 4.4), с учетом соответствующих изменений в поле скоростей жидкости. В [50] рассмотрена более сложная задача для хемокапиллярного эффекта с тепловыделением, описанного в [51-53, 163]. Считалось, что на поверхности капли протекает химическая реакция с конечной скоростью. [c.247] Вернуться к основной статье