Fluid DynamicsFluid DynamicsИзвестия Российской академии наук. Механика жидкости и газа1024-70843034-5340The Russian Academy of Sciences68253010.31857/S1024708424040109OYCNFEArticlesСтатьиResearch ArticleRound splashes of a viscous liquidКруглые всплески вязкой жидкостиBazilevskiiA. V.БазилевскийА. В.
Russian Federation
baz@ipmnet.ruRozhkovA. N.РожковА. Н.
Russian Federation
rozhkov@ipmnet.ruIshlinsky Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of SciencesИнститут проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН11112024412814104062025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/1024-7084/article/view/682530

The splashes of a highly viscous fluid (glycerol) resulting from its pulsed displacement from a gap between two rapidly approaching disks are studied. It is found that, outside the disks, the splash has the form of a thin film bounded by an annular rim. A physical model of the splash is formulated, and analytical solutions describing its trajectory are given. The calculation results are compared with experimental data. The effects of fluid viscosity, surface tension, and film breakdown are analyzed. It is shown that the key influence on the splash development scenarios is exerted by surface tension of the film connecting the rim to the disks.

Исследуются всплески высоковязкой жидкости (глицерин), возникающие в результате ее импульсного вытеснения из зазора между двумя быстро сближающимися дисками. Обнаружено, что за пределами дисков всплеск имеет форму тонкой пленки, ограниченной кольцевой краевой струей. Формулируется физическая модель всплеска, и приводятся аналитические решения, описывающие его траекторию. Результаты расчетов сравниваются с данными эксперимента. Анализируются эффекты вязкости жидкости, поверхностного натяжения и разрушения пленки. Показано, что ключевое влияние на сценарии развития всплеска оказывает поверхностное натяжение пленки, соединяющей краевую струю с дисками.

impactsplashdropfilmjetviscositysurface tensionударвсплесккапляпленкаструявязкостьповерхностное натяжениеРНФRussian Science Foundation23-19-00451Yarin A.L., Roisman I.V., Tropea C. Collision Phenomena in Liquids and Solids, Cambridge University Press, 2017.Yarin A.L. Drop impact dynamics: splashing, spreading, receding, bouncing // Annu. Rev. Fluid Mech. 2006. V. 38. P. 159–192.Базилевский А.В., Рожков А.Н. Удар микроструи по микроволокну // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 5. С. 110–118.Базилевский А.В., Рожков А.Н. Всплеск упругой жидкости – реологический тест полимерных растворов // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2018. Т. 60. № 3. C. 235–248.Bazilevsky A.V., Rozhkov A.N. Letter: Dome-shaped splashes generated by the impact of a small disk on a sessile water drop // Phys. Fluids. 2018. V. 30. P. 101702.Bazilevsky A.V., Rozhkov A.N. Impact of a small disk on a sessile water drop // Phys. Fluids. 2020. V. 32. P. 087101.Rozhkov A., Prunet-Foch В., Vignes-Adler М. Impact of water drops on small targets // Phys. Fluids. 2002. V. 14. P. 3485.Reynolds O. Papers on Mechanical and Physical Aspects // Phil. Trans. Roy. Soc. 1886. V. 177. P. 157–234.Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика/ Уч. пособ. В 10 т. Т. 6. Гидродинамика. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1986. 736 с.Eggers J., Villermaux E. Physics of liquid jets // Reports on Progress in Physics. 2008. V. 71. 79p.Ентов В.М., Кестенбойм Х.С., Рожков А.Н., Шарчевич Л.И. О динамической форме равновесия пленки вязкой и упруговязкой жидкости // Изв. АН СССР. МЖГ. 1980. № 2. С. 9–18.Rayleigh L. On the instability of jets // Proc. London Math. Soc. 1879. V. 10. P. 4–13.Taylor G.I., Michael D.H. On making holes in a sheet of fluid // J. Fluid Mech. 1973. V. 58. № 4. P. 625–639.Taylor G.I. The dynamics of thin sheets of fluid. III. Disintegration of fluid sheets // Proc. Roy. Soc. Lond. A. 1959. V. A253. № 1274. P. 313–321.Taylor G.I. Instability of jets, threads, and sheets of viscous fluid // Proc. 12th Int. Congr. Appl. Mech. (ICTAM 1968), Springer, 1969. P. 382–388.Ribe N.M., Habibi M., Bonn D. Liquid Rope Coiling // Annu. Rev. Fluid Mech. 2012. V. 44. P. 249–266.