Limitation of the contact angle in the problem of a drop of a liquid on a vibrating substrate

Abstract

В данной работе изучается процесс колебания капли жидкости малого объема, лежащей на вибрирующей гидрофобной недеформируемой подложке. Исследование проводится в постановке вязкой несжимаемой жидкости на математической модели объема жидкости-Volume of Fluid (VoF). Изучены вопросы учета динамического изменения контактного угла в тройной точке жидкость/подложка/воздух, показана целесообразность применения моделей гистерезиса контактного угла для данных задач. Выявлен и описан механизм возбуждения поверхностных волн. Особое внимание уделяется топологическим особенностям формирующихся в капле внутренних течений. Подробно рассматривается связь между взаимодействием различных поверхностных эффектов, трансформацией внутренних течений, величиной ограничения изменения контактного угла и фазой колебания подложки. Выявлена зависимость степени деформации свободной поверхности, интенсивности поверхностных эффектов и частоты образования топологических особенностей внутренних течений от допустимого диапазона изменения угла смачивания. Полученные численные результаты согласуются с известными экспериментальными данными.