UvA-DARE is a service provided by the library of the University of Amsterdam (https://dare.uva.nl)
UvA-DARE (Digital Academic Repository)
Drops and jets of complex fluids
Javadi, A.
Publication date
2013
Link to publication
Citation for published version (APA):
Javadi, A. (2013). Drops and jets of complex fluids.
General rights
It is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), other than for strictly personal, individual use, unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Disclaimer/Complaints regulations
If you believe that digital publication of certain material infringes any of your rights or (privacy) interests, please let the Library know, stating your reasons. In case of a legitimate complaint, the Library will make the material inaccessible and/or remove it from the website. Please Ask the Library: https://uba.uva.nl/en/contact, or a letter to: Library of the University of Amsterdam, Secretariat, Singel 425, 1012 WP Amsterdam, The Netherlands. You will be contacted as soon as possible.
Samenvatting
In het eerste deel van dit proefschrift hebben we bevochtiging voor kleine druppels bestudeerd. We hebben eerst laten zien hoe een simpele eigenschap van waterdrup-pels op een oppervlak, bijvoorbeeld de Laplace druk, gebruikt kan worden om een micropomp te bouwen. We hebben capilair pompen in microkanalen zowel exper-imenteel als numeriek onderzocht. Wanneer men twee druppels van verschillende grootte aan de in- en uitgang van een microkanaal plaatst, vloeit er meestal vloeistof van de kleine druppel naar de grote druppel vanwege het verschil in Laplace druk. Wij tonen aan dat de er ook vloeistof van de grote druppel naar de kleine kan stromen door manipulatie van de bevochtigingseigenschappen, in het bijzonder door de contactlijn vast te zetten. Daarnaast stellen we een nieuwe methode voor waarmee de stroming gecontroleerd wordt door middel van electrobevochtiging. De dynamica en de snelheid van de contactlijn van de druppels speelt in dit hoofdstuk geen belangrijke rol. Wij laten zien dat de bevochtigingseigenschappen van belang zijn voor het controleren van de stroming.
In het volgende hoofdstuk worden glijdende druppels op een schuin vlak bestudeerd. ‘Gevormde druppels’ zijn geproduceerd door ferroflu¨ıde toe te voegen aan kleine magneten. De belangrijke eigenschap van deze druppels is dat de magneet de vorm van de druppel, en de contactlijn behoudt. Daardoor zijn we in staat de vorm van de druppels op te leggen en kunnen we de consequenties van het glijden over een schuin vlak observeren. In dit hoofdstuk, observeren we een situatie waarin een vloeibaar object, onder invloed van zijn gewicht en de visceuze krachten, een andere richting neemt dan die van de stijlste afdaling. De voornaamste oorzaak is een links/rechts asymmetrie in ons systeem. Een asymmetrische omtrek zorgt voor een totale visceuze kracht die niet colineair is met de snelheid; dit effect ontstaat uit de simple dynamica die wij voorstellen. Maar, zoals we hebben gezien bij de halve schijf geometrie, kunnen zelfs symmetrische vormen afwijken van de stijlste afdaling (zelfs wanneer, gemiddeld, de lijn van de grootste helling een symmetrie-as blijft). Een ander punt dat dan in rekening moet worden genomen: de totale koppel van de visceuze krachten moet een stabiliserende rol spelen voor de druppel. In ons geval moet de halve schijf worden gekanteld. Dit is een nieuwe manier om contactlijndynamica te bestuderen. Er kunnen meer systematische metingen van de kracht die op een bewegende contactlijn aangrijpt,terwijl de snelheid niet normaal is, worden gedaan.
De volgende hoofdstukken behandelen drie scenario’s voor een vallende vloeibare jet. De ‘break up’ van visceuze draden siliconen olie, de spreiding van een niet Newtoniaanse vloeibare jet (verdunde polymeeroplossingen) over een horizontale
plaat en de spiraalvorming van vallende ‘yield stress’ flu¨ıdes (schuim en gel). Smalle jets visceuze vloeistof zoals honing kunnen lengtes van boven de 10 m hebben voordat ze opbreken in druppels via de Rayleigh-Plateau instabiliteit. Met een combinatie van experimenten en WKB analyse van de groei van vorm verstoringen in een jet die door de zwaartekracht uit wordt gerekt, hebben we vastgesteld hoe de intakte lengte van de jet, lbafhangt van de stroomsnelheid, Q, de viscositeit η en de oppervlaktespanningcoefficient γ. In de asymptotische limiet van een visceuze jet, lb ∼ (gQ2η4/γ4)1/3, waar g de gravitationele versnelling is. De overeenstemming tussen theorie en experment was goed, behalve voor zeer lange jets.
Ten slotte presenteren we een experimenteel onderzoek naar de kronkeling van een filament van een ‘yield stress’ flu¨ıde die op een vast oppervlak valt. We gebruiken twee soorten ‘yield stress’ flu¨ıdes: scheerschuim en haargel en laten zien dat de kronkeling van het scheershuim vergelijkbaar is met de kronkeling van een elastisch touw. Twee kronkelregimes (elastisch en gravitationeel) worden gevonden voor het shuim. Het kronkelen van haargel daarentegen, lijkt meer op dat van een vloeibaar systeem; hier observeren we visceuze en gravitationele regimes. Er wordt geen inertieel regime gevonden voor beide systemen, omdat er instabiliteiten bij hoge stroomsnelheden voorkomen of doordat de filamenten opbreken in grote hoogtes.
