Силовые характеристики перетяжки жидкости. Численные и асимптотические решения

Abstract

В квазистатическом приближении рассмотрено влияние относительного положения твердой частицы на возникающие капиллярные силы в перетяжке жидкости, связывающей частицу и стенку. Показано, что изменение положения частицы относительно стенки приводит к появлению дополнительных сил и моментов сил, которые могут иметь как, положительные так и отрицательные значения. Для удержания частицы на поверхности стенки перетяжке необходимо иметь геометрические характеристики, которые должны соответствовать определенной положительной результирующей удерживающей силе. Расчеты показали, что при малых смещениях и поворотах в перетяжке возникают дополнительные силы, стремящиеся вернуть частицу в равновесное положение. Кроме того, при небольших относительных удлинениях перетяжка ведет себя подобно упругой пружине. Это свойство перетяжек можно использовать при моделировании динамических нагрузок на влажные дисперсные среды.

У квазістатичному наближенні розглянуто вплив відносного положення твердої частки на виникаючі капілярні сили в перетяжці рідини, що зв'язує частку і стінку. Показано, що зміна положення частки відносно стінки призводить до появи додаткових сил і моментів сил, які можуть мати як позитивні так і негативні значення. Для утримання частки на поверхні стінки перетяжці необхідно мати геометричні характеристики, які повинні відповідати певній позитивній результуючій утримуючій силі. Розрахунки показали, що при малих зміщеннях і поворотах в перетяжці виникають додаткові сили, прагнучі повернути частку в рівноважне положення. Крім того при невеликих відносних подовженнях перетяжка поводиться подібно до пружної пружини. Цю властивість перетяжок можна використати при моделюванні динамічних навантажень на вологі дисперсні середовища.

This paper addresses the capillary forces occurred in the liquid bridge between a solid particle and the wall when relative position of the particles is changed. This phenomenon is considered in the quasi-static approximation. It is shown that a changed position of the particle relatively to the wall leads to occurrence of additional forces and moments of force which could be both positive and negative. In order the particles could remain on the surface of the wall the bridge should have such geometrical characteristics, which would correspond to certain positive resultant retentivity. Calculations have shown that at small displacements and turnings of the particle, additional forces occur in the liquid bridge which force the particle to return to its equilibrium position. Furthermore, at relatively small elongation the liquid bridge behaves like an elastic spring. This property of the liquid bridges can be used for modeling dynamic loads on the wet dispersive media.