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2024-03-26 04:33:42
化学的に活性な液滴は、均質な界面活性剤溶液中で複雑な自己推進挙動を示し、多くの場合、拡散泳動とマランゴニ効果の間の相互作用の影響を受けます。 これまでの研究では、主にこれらの効果を個別に考慮するか、軸対称の動きを想定していました。 完全な流体力学を理解するために、弱非線形解析と数値シミュレーションを使用して、複合的な影響下での 2 次元の活性液滴の動きを調査します。 2 つの重要な要素、ペクレ数 ( P e $Pe$ ) と拡散泳動効果とマランゴニ効果の間の移動度比 ( m $m$ ) が液滴の運動に及ぼす影響を調査します。 我々は、P e − m $Pe-m$ 空間で相図を確立し、静止、定常運動、周期/準周期運動、カオス運動という 4 種類の液滴状態間の境界を分類します。 移動度比は自己推進の開始に対する臨界 P e $Pe$ には影響しないが、高波数モードの安定性および液滴の速度と軌道には大きく影響することがわかりました。 スケーリング解析により、高 P e $Pe$ 領域では、マランゴニ効果と拡散泳動効果により、次のような明確な速度スケーリング則が導かれることが明らかになりました。 U 〜 P e − 1 / 2 $Usim Pe^{-1/2}$ および U 〜それぞれ P e − 1 / 3 $Usim Pe^{-1/3}$ 。 これらの効果が組み合わされると、速度スケーリングは移動度比の符号に依存します。 移動度比が正の場合、マランゴニ効果がスケーリングを支配しますが、負の拡散泳動効果により、濃度境界層の厚さが増加し、液滴速度のスケーリングが平坦になります。
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