Efectos gravitatorios en la retracción de filamentos líquidos apoyados sobre un plano inclinado

• Autores: Ravazzoli, Pablo Damián; González, Alejandro Guillermo; Diez, Javier Alberto
• Año de publicación: 2022
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2022;especial(33):52-56
• Materia: MOJABILIDAD; FILAMENTOS; ANGULO DE CONTACTO; WETTABILITY; FILAMENTS; CONTACT ANGLE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En este trabajo estudiamos la retracción de filamentos líquidos apoyados sobre sustratos sólidos inclinados en condiciones de mojabilidad parcial. Debido a esto, cada extremo del filamento retrae longitudinalmente dando lugar a la formación de una región de acumulación de masa (cabeza) cerca del extremo, donde subsecuentemente se desarrolla un cuello en su parte posterior. Luego, este cuello se rompe formando una gota separada, mientras que el resto del filamento reinicia la secuencia de formación de cabeza con cuello y su posterior ruptura. En el caso horizontal, este proceso es simétrico y conduce a un arreglo regular de gotas equiespaciadas. Cuando el sustrato se encuentra inclinado, la gravedad actúa de manera diferente en cada extremo, modificando la distancia retraída por cada extremo hasta el momento de la ruptura, como así también la velocidad de retracción y la distancia final entre gotas la cual, además, deja de ser uniforme. Encontramos que, en el caso del plano inclinado, la distancia máxima que retrae el extremo que recede en contra (a favor) de la gravedad disminuye (aumenta) respecto del caso horizontal. Este efecto resulta ser un mecanismo útil para el auto–posicionamiento de las gotas resultantes al final del proceso. Nuestros resultados experimentales, tales como posiciones de los extremos, perfiles del espesor en el corte longitudinal, etc., son contrastados con simulaciones numéricas de las ecuaciones de Navier–Stokes, obteniéndose un buen acuerdo. Éste se ha logrado empleando como condición de contorno en la línea de contacto la relación de Cox–Voinov–Blake (CVB), la cual incluye tanto los efectos de la hidrodinámica macroscópica como así también de la dinámica molecular
We study the retraction of liquid filaments resting on inclined solid substrates under partially wetting condition. Thisone causes each extreme of the filament to retract and form a region of mass accumulation (head) that subsequently develops a neck at its rear part. This neck then breaks up into a separate drop, while the rest of the filament restarts the sequence. In the horizontal case, this process is symmetric and leads to a regular arrangement of evenly spaced drops. When the substrate is inclined, gravity acts differently at each end, thus modifying the distance retracted by each end, the retraction speed and the final distance between drops, which also ceases to be uniform. We find that, in the case of the inclined plane, the maximum distance retracted by the end that recedes against (in favor of) gravity decreases (increases) with respect to the horizontal case. This effect turns out to be a useful mechanism for the self–positioning of the resulting drops at the end of the process. Our experimental results, such as end positions, thickness profiles in the longitudinal section, etc., are contrasted with numerical simulations of the Navier–Stokes equations, obtaining a good agreement. This is achieved by using in the contact line the boundary condition known as Cox–Voinov–Blake (CVB) relationship, which includes both the effects of macroscopic hydrodynamics as well as molecular dynamics
Fil: Ravazzoli, Pablo Damián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina
Fil: González, Alejandro Guillermo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina
Fil: Diez, Javier Alberto. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina