The linear stability of a jet, uniformly covered by surfactant, has been studied for a long time [580, 581] in the absence of a surrounding liquid [579, 582, 583] and when an external fluid is present [584–586]. The most remarkable general feature is that in the inviscid limit surfactants leave the linear behaviour unchanged [581, 585]. In all cases, the surfactant slows down the instability. In the absence of an outer fluid, the surfactant tends to increase the most unstable wavelength [579,585], which for vanishing Ohnesorge number becomes finite if β > 1/2 [579] (namely, it is infinite without surfactant according to (85)). As for the non-linear behaviour, the most significant result is that the asymptotics of breakup, as described for Newtonian jets above, remains unchanged by the presence of surfactant [578, 579, 583]. The reason is that the strong extensional flow near the pinch point sweeps all the surfactant out of the pinch region. Most of the non-linear analyses of surfactant-laden jets are based on a slender-jet description analogous to (29), (30). However, comparison with fully three-dimensional, axisymmetric calculations shows that a slender-jet description is only quantitative for β 0.5, when radial variations in the velocity field are not too great. It is found that satellite formation is suppressed by the presence of surfactant [576, 578, 583], since concomitant surface rigidification reduces axial velocities, and thus the role of inertia. More recently, it was shown that surfactants can promote the growth of several secondary necks during the small-scale evolution of a fluid jet [587], thus mimicking phenomena observed in the presence of noise [335]. Finally, we mention the so-called ‘dynamic surface tension’ [575], usually associated with soluble surfactants. Namely, if the surface and bulk concentrations are not in equilibrium, it will take a certain time for surfactants to diffuse to the surface and to establish equilibrium. Such effects were first discovered by [588], and measured by Rayleigh [155] using oscillations of a jet around a circular profile. Close to the nozzle, where the interface is still fresh, surface tension is found to be higher than away from it [155, 589]. Such measurements are notoriously difficult, among others since close to the nozzle the jet has not yet relaxed to a plug profile [590]. Dynamic surface tension also has dramatic consequences for the radial extent of Savart’s sheets, an elegant configuration to study the transient diffusion of bulk surfactant towards the interface [591]. As a historical aside, phenomena which are most likely explained by the presence of surfactants have let to a spirited controversy between Phillip Lenard [20, 592] and the young Niels Bohr [156, 593], the former having erroneously claimed evidence for a dynamic surface tension of pure water [594, 595]. The issue of dynamic surface tension of a pure liquid has resurfaced recently [596], based on a surface tension measurement of water, using Rayleigh’s and Bohr’s method [597]. Introducing a phenomenological correction factor for the relaxation of the jet’s velocity profile near the nozzle opening [590], a relaxation time of 3 ms was found for water, but not for any other pure fluid. As far as we are aware, this measurement has not been confirmed by any other group. A more recent review of dynamic surface tension measurements [37] concludes that the fluid mechanics at the jet entry may not be sufficiently well understood for the oscillating jet method to be reliable. Instead, a recent study [589] found no evidence of relaxation behaviour of pure liquids. More importantly, the description used in [596] to model dynamic surface tension is physically flawed, and leads to predictions which are unrealistic [598]. Therefore, we do not believe that any meaningful conclusions can be drawn from an application of such models to jet breakup [599]. 7. Perspectives Given the breadth of the subject we have treated, a simple ‘conclusion’ would not be appropriate. Rather, we would like to indicate possible future directions of research. • Armed with a good understanding of jet dynamics, one could tackle more ambitious questions of optimization and control: designing a nozzle ‘on purpose’ to get rid of satellites, or to minimize/maximize drop size under dripping, in the spirit of the ‘optimal faucet’ [600]. Also, what is the minimum energy needed to transform a certain amount of fluid into a spray with a given mean droplet size, and is the concept of energy useful in these instances [278]? • A proper treatment of the capillary instability for the frequent case of a time-varying base solution, as epitomized by the stability problem of a falling thread (section 3.7.3), is still lacking. • A few issues remain in the context of section 4 on breakup. Most notably, the destabilization of threads by noise (section 4.5.2), the transition from symmetric to non-symmetric pinch-off (figure 53), an experimental confirmation of post-breakup solutions such as that shown in figure 62 and cases where ‘simple’ breakup solutions can no longer be found, for example in inviscid pinch-off for large D (cf section 4.3.1). • Jets produced from the collapse of a cavity and/or impulsive acceleration (see figures 73 and 74) are very important, for example to understand droplet production and its effect on the albedo of the ocean. The shape, dynamics and fragmentation of these jets remain an issue. For example, is there a ‘generic’ jet/ligament shape other than a uniform one, that would explain the observed drop size distributions? • The self-convolution model conjectured in section 5.3.2 works well, but lacks a fundamental justification. A justification based on the equation of motion is needed. • The intelligent use of polymers, for example to produce very thin yet persistent strands (cf section 6.1), with possible applications as synthetic textiles, or in understanding spider webs. • Free-surface flows lead to highly non-linear fluid motion, in particular strong stretching. Non-Newtonian constitutive laws are usually not well tested in this regime, and few quantitative experiments are available. Even the much-studied case of flexible polymers (cf section 6.1), usually only leads to qualitative agreement between theory and experiment. 72
เสถียรภาพเชิงเส้นของเจ็ท surfactant สม่ำเสมอเมื่อเทียบเคียงรวมมีการศึกษาเป็นเวลานาน [580, 581] ของเหลวรอบ ๆ [579, 582, 583] และเมื่อมีของเหลวภายนอก นำเสนอ [584-586] คุณลักษณะทั่วไปโดดเด่นที่สุดคือ ว่า ใน surfactants inviscid จำกัดปล่อยที่เชิงพฤติกรรมเปลี่ยนแปลง [581, 585] ในทุกกรณี surfactant ช้าลงความไม่แน่นอน ในกรณีเป็นของเหลวภายนอก surfactant มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเสถียรที่สุดความยาวคลื่น [579,585], ซึ่งหายสาบสูญหมายเลข Ohnesorge จะจำกัดถ้าβ > 1/2 [579] (ได้แก่ เป็นอนันต์ไม่ มี surfactant ตาม (85)) สำหรับพฤติกรรมไม่เชิงเส้น ผลสำคัญที่สุดคือ ว่า asymptotics ของแบ่ง ตามที่อธิบายไว้ในทฤษฎี jets ข้าง ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตามสถานะของ surfactant [578, 579, 583] เหตุผลคือ ว่า กระแส extensional แข็งใกล้จุดหยิกเว้า surfactant ทั้งหมดออกจากภูมิภาคหยิก ส่วนใหญ่วิเคราะห์ไม่ใช่เชิงเส้นของ surfactant ลสามารถ jets ตามคำอธิบายสเลนเดอร์เจ็ทคล้าย (29), (30) อย่างไรก็ตาม เปรียบเทียบกับสามมิติทั้งหมด axisymmetric คำนวณแสดงคำอธิบายสเลนเดอร์เจ็ทว่าเฉพาะเชิงปริมาณสำหรับβ 0.5 เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงรัศมีในฟิลด์ความเร็วไม่มากเกินไป จะพบว่า การก่อตัวดาวเทียมจะถูกระงับ โดยสถานะของ surfactant [576, 578, 583], เนื่องจาก rigidification มั่นใจผิวลดตะกอนแกน และบทบาทของแรงเฉื่อย เมื่อเร็ว ๆ นี้ มันถูกแสดงว่า surfactants สามารถส่งเสริมการเติบโตของคอหลายรองระหว่างวิวัฒนาการระบุของเจ็ทของเหลว [587], mimicking ดังนั้น ปรากฏการณ์ที่สังเกตในต่อหน้าของเสียง [335] สุดท้าย เราพูดเรียกว่า 'แบบไดนามิกผิว' [575], กับ surfactants ที่ละลายน้ำ คือ ถ้าความเข้มข้นจำนวนมาก และผิวไม่สมดุล มันจะใช้เวลาสำหรับ surfactants เพื่อกระจายไปยังพื้นผิว และสร้างสมดุล ลักษณะพิเศษดังกล่าวมีแรกพบ โดย [588], และวัด โดยราคาย่อมเยา [155] ใช้แกว่งของเจ็ทสถานประวัติวงกลม ใกล้กับหัวฉีด อินเตอร์เฟซยังสด แรงตึงผิวจะพบจะสูงกว่า [155, 589] วัดดังกล่าวได้ยากฉาว หมู่คนอื่น ๆ เนื่องจากใกล้เคียงกับหัวฉีดเจ็ทมีไม่ได้ผ่อนคลายให้กับโพรไฟล์ปลั๊ก [590] แรงตึงผิวแบบมีผลอย่างมากสำหรับรัศมีขอบเขตของแผ่นงานของ Savart โครงแบบหรูหราเพื่อศึกษาการแพร่แบบฉับพลันของ surfactant จำนวนมากไปยังอินเทอร์เฟซ [591] เป็นกันประวัติศาสตร์ ปรากฏการณ์ที่มักอธิบายความของ surfactants มีให้การถกเถียงหยัด Lenard ฟิลลิป [20, 592] และบอร์ Niels หนุ่ม [156, 593], อดีตที่มีอ้างหลักฐานสำหรับผิวแบบไดนามิกของน้ำบริสุทธิ์ [594, 595] ตั้งใจ เรื่องไดนามิกแรงตึงผิวของของเหลวที่บริสุทธิ์ได้ก็หวนกลับมาเมื่อเร็ว ๆ นี้ [596], ตามการวัดแรงตึงผิวของน้ำ การใช้วิธีการของราคาย่อมเยาและของบอร์ [597] แนะนำตัวการแก้ไข phenomenological สำหรับการพักผ่อนของส่วนกำหนดค่าความเร็วของ jet ใกล้หัวฉีดเปิด [590], เวลาพักผ่อนของ 3 ms พบน้ำ แต่ไม่เหลวบริสุทธิ์อื่น ๆ เท่าที่เรามี มีไม่รับการยืนยันนี้ประเมินจากกลุ่มอื่น ๆ ตรวจทานล่าสุดวัดแรงตึงผิวแบบไดนามิก [37] สรุปว่า กลศาสตร์รายการเจ็ทอาจไม่ดีพอเข้าใจวิธี jet สั่นได้จะเชื่อถือได้ แทน [589] การศึกษาล่าสุดพบความเป็นพฤติกรรมของของเหลวที่บริสุทธิ์ สำคัญ คำอธิบายที่ใช้ใน [596] แบบจำลองแบบไดนามิกผิวจริง flawed ทางนำไปสู่การคาดคะเนที่ไม่ [598] ดังนั้น เราไม่เชื่อว่า บทสรุปมีความหมายใด ๆ สามารถออกจากโปรแกรมประยุกต์รุ่นดังกล่าวเพื่อแบ่งเจ็ท [599] 7. มุมมองให้กว้างเรื่องที่เราได้รับการรักษา 'บทสรุป' ง่ายจะไม่เหมาะสม ค่อนข้าง เราต้องการบ่งชี้ทิศทางในอนาคตเป็นไปได้ของงานวิจัย •มีความเข้าใจดีของเจ็ท dynamics หนึ่งสามารถแสวงถามทะเยอทะยานมากขึ้นเพิ่มประสิทธิภาพและควบคุม: ออกแบบหัวฉีด 'เกี่ยวกับวัตถุประสงค์' กำจัดดาวเทียม หรือย่อ/ขยายขนาดหล่นใต้แฉะ ในจิตวิญญาณของ 'ก๊อกสุด' [600] ยัง มีพลังงานต่ำสุดที่ต้องแปรสภาพจำนวนของเหลวสเปรย์ขนาดหยดกำหนดหมายถึงอะไร และใช้แนวคิดของพลังงานในกรณีเหล่านี้ [278] • A รักษาที่เหมาะสมของความไม่เสถียรของรูพรุนสำหรับกรณีพบบ่อยของเวลาแตกต่างกันไปพื้นฐานแก้ไขปัญหา เป็น epitomized โดยเธรดล้ม (ส่วน 3.7.3), ปัญหาความมั่นคงยังขาด •ปัญหายังคงอยู่ในบริบทของส่วน 4 แบ่ง สุดยวด ที่ destabilization ของกระทู้โดยเสียง (ส่วน 4.5.2), เปลี่ยนแปลงจากสมมาตรไม่สมมาตรหยิกปิด (รูป 53), ยืนยันการทดลองแก้ไขปัญหาหลังแบ่งเช่นที่แสดงในรูปที่ 62 และกรณีที่โซลูชั่นแบ่ง 'ง่าย' ไม่พบ เช่นใน inviscid หยิกเศษใหญ่ D (cf ส่วน 4.3.1) • Jets ผลิตจากการพังทลายของโพรง หรือเร่ง impulsive (ดูรูปที่ 73 และ 74) สำคัญ เช่นเข้าใจหยดผลิตและผลของ albedo ของมหาสมุทร รูปร่าง dynamics และเรียง jets เหล่านี้ยังคง เป็นปัญหา ตัวอย่าง มีเจ็ทเอ็น 'ทั่วไป' รูปร่างไม่เป็นรูปแบบหนึ่ง ซึ่งจะอธิบายการกระจายขนาดหล่นสังเกต •แบบ convolution ตนเอง conjectured ในส่วน 5.3.2 ผลดี แต่ขาดเหตุผลพื้นฐาน เหตุผลตามสมการของการเคลื่อนไหวเป็นสิ่งจำเป็น •การใช้โพลิเมอร์ ตัวอย่างการผลิตบางมาก แต่แบบ strands (cf ส่วน 6.1), กับโปรแกรมประยุกต์สามารถสังเคราะห์สิ่งทอ หรือในเว็บแมงมุมอัจฉริยะ •พื้นผิวฟรีขั้นตอนทำให้สูงไม่ใช่เชิงเส้นของเหลวเคลื่อนไหว ในการยืดแข็งแรง กฎหมายไม่ใช่ทฤษฎีขึ้นมักจะไม่ดีทดสอบในระบอบนี้ และการทดลองเชิงปริมาณไม่กี่งาน แม้การศึกษามากกรณียืดหยุ่นโพลิเมอร์ (cf ส่วน 6.1), มักเท่านั้นนำไปสู่ข้อตกลงเชิงคุณภาพระหว่างทฤษฎีและการทดลอง 72
การแปล กรุณารอสักครู่..
