IBB   26815
INSTITUTO DE INVESTIGACION Y DESARROLLO EN BIOINGENIERIA Y BIOINFORMATICA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Efectos de los surfactantes en la apertura de poros en láminas líquidas libremente suspendidas. Análisis numérico
Autor/es:
EUGENIA SOFÍA RODRÍGUEZ CACIK; CARLOS M. CORVALÁN; JIAKAI LU; DIEGO M. CAMPANA; SEBASTIÁN UBAL
Lugar:
Santa Fe
Reunión:
Congreso; 104 Reunión Anual de la Asociación de Física Argentina (RAFA 2019); 2019
Institución organizadora:
Instituto de Física del Litoral / Asociación Física Argentina
Resumen:
Las películas jabonosas han llamado la atención del hombre desde la antigüedad. El estudio de su integridad es actualmente relevante en varios problemas, tales como en la estabilidad de espumas y burbujas, en la continuidad de flujos de recubrimiento, en procesos de formación de spray o en sensores basados en láminas líquidas. Cuando se produce un orificio en una película líquida suspendida, el mismo podría tanto abrirse como cerrarse, dependiendo de su diámetro inicial. En este trabajo estamos interesados en el proceso de apertura. Luego de un breve transitorio, la velocidad de retracción en películas líquidas de baja viscosidad alcanza un valor constante. De manera independiente y casi en simultáneo, Taylor (1959) y Culick (1960) predijeron una velocidad de retracción $v_0=v_{ m TC} equiv sqrt{2 sigma / ho h}$ ($sigma$, $ ho$ y $h$ son tensión superficial, densidad y espesor de líquido, respectivamente) mediante un simple balance entre fuerzas de inercia y tensión superficial. Esta predicción (hoy conocida como velocidad de Taylor-Culick) es bastante exacta en tanto que los efectos elásticos de los surfactante ?normalmente presentes en láminas líquidas? sean comparativamente débiles. Sin embargo, este no es siempre el caso. En una serie de experimentos recientes, Petit y col. (2015) encontraron que la velocidad de retracción en películas hechas con soluciones surfactantes es inferior a $v_{ m TC}$. Específicamente, encontraron que $v_0/v_{ m TC} = f(eta)$, siendo $f$ una función decreciente del número de elasticidad ($eta equiv E_0/sigma_0$, $E_0$ y $sigma_0$ son la elasticidad de Gibbs y la tensión superficial de equilibrio, respectivamente). En nuestro trabajo modelamos el proceso de apertura resolviendo numéricamente las ecuaciones axisimétricas de Navier-Stokes, junto a las ecuaciones de convección-difusión para el transporte de surfactante, para obtener así el campo de flujo, el perfil de la película líquida y la distribución de tensioactivo de manera simultánea. Nuestros resultados muestran que $v_0/v_{ m TC}$ disminuye a medida que $eta$ aumenta, aunque no en la medida que se observa en los experimentos de Petit y col. (2015). Los resultados numéricos también permiten reproducir fenómenos vistos experimentales como la denominada "aureola" que avanza alrededor del borde del orificio, y proveen información detallada que permiten explicar los diversos procesos que determinan la disminución en la velocidad de retracción.