Inestabilidad por tensión superficial de una película líquida sobre un cilindro

SEBASTIÁN UBAL; DIEGO MARTIN CAMPANA; JOSE DI PAOLO; CARLOS M. CORVALÁN

Curitiba, Brasil

Congreso; VII Jornadas de Jóvenes Investigadores del Grupo Montevideo; 1999

Asociación de Universidades del Grupo de Montevideo

En este trabajo se estudia la inestabilidad capilar de un película líquida que recubre el exterior de un cilindro de pequeño diámetro. Este problema es de interés en el revestimiento de cables y fibras ópticas, con fines de aislamiento y/o protección. La inestabilidad surge como consecuencia de las fuerzas de tensión superficial , que actúan tendiendo a minimizar el área de la interfase líquido-gas. Los resultados se obtienen resolviendo en forma simultánea las ecuaciones axisimétricas de conservación, junto con las condiciones de contorno apropiadas. Debido a alta no linealidad de las ecuaciones involucradas, este problema se resuelve empleando el método de elementos finitos, asociado a una adecuada parametrización de la superficie libre. La evolución temporal de la interase muestra que existen modos de crecimiento estables e inestables. Los modos inestables crecen a una mayor velocidad, para una cierta longitud de onda lambda, que depende del espesor relativo de la película líquida F=(a-b)/a (a radio del cilindro, b de la interfase), y del parámetro R=(sigma ho a) / mu^2 (donde ho, sigma y mu son densidad, tensión superficial y viscosidad del líquido respectivamente). Los modos de crecimiento rápido interactúan no linealmente con las perturbaciones iniciales, generando diversos patrones de ondas en la interfase, que finalmente terminan con la formación de gotas sobre el cilindro, debido a que se discontinúa la película líquida.