6. Coating and Rimming Flow, Rivulet Flow, and the Evaporation of a Sessile Droplet

Dieses Kapitel stellt eine gründliche Untersuchung der Dünnschichtfluiddynamik und der Verdampfungsprozesse dar, mit besonderem Schwerpunkt auf Beschichtung, Rand- und Rinnströmungen sowie der Verdunstung sitzender Tröpfchen. Die Analyse verwendet fortgeschrittene asymptotische Methoden, um das Verhalten von Flüssigkeiten sowohl auf stationären als auch auf rotierenden Zylindern zu untersuchen, wodurch ein tiefgreifendes Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen entsteht. Das Kapitel beginnt mit einem eingehenden Blick auf Beschichtungs- und Randströmungen und diskutiert die Pionierarbeit von Moffatt (1977) und nachfolgende Studien, die diese Grundlagenforschung erweitern. Es geht auf die kritischen Parameter ein, die diese Ströme steuern, wie das Seitenverhältnis des Films und das nicht dimensionale Gewicht pro axialer Länge, und untersucht die verschiedenen Strömungsregime, die auftreten können. Das Kapitel untersucht auch das faszinierende Phänomen der Lastabscheidung bei Beschichtungsströmen und die Entwicklung schneller Variationsregionen bei Randströmungen. Weiter geht es mit dem Abfluss von Rinnsalen. Das Kapitel untersucht die schwerkraftbedingte Entleerung einer zähflüssigen Flüssigkeit in einem geneigten Substrat. Er diskutiert den unidirektionalen Fluss eines gleichförmigen Bächleins, den lokal unidirektionalen Fluss eines langsam wechselnden Bächleins und den ungleichförmigen Fluss eines schlanken Bächleins und gibt einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Aspekte der Bächleindynamik. Das Kapitel untersucht auch die Verdunstung sitzender Tröpfchen, ein grundlegendes Problem bei weitreichenden Anwendungen. Es wird das diffusionsbegrenzte Modell der Verdunstung diskutiert, das davon ausgeht, dass die Verdunstung durch die Diffusion von Dampf in der ruhigen Atmosphäre gesteuert wird. Das Kapitel untersucht die Form des Tröpfchens, das Verdunstungsproblem und die hydrodynamischen und thermischen Probleme, die mit der Tröpfchenverdunstung einhergehen. Es wird auch die Entwicklung und Lebensdauer dünner Tröpfchen diskutiert, die in verschiedenen Modi verdunsten, einschließlich des Modus mit konstantem Radius (CR), des Modus mit konstantem Winkel (CA), des Modus mit Stick-Slide (SS) und des Modus mit Stick-Jump (SJ). Das Kapitel schließt mit einer Diskussion verschiedener Erweiterungen und Verallgemeinerungen des diffusionsbegrenzten Modells, einschließlich temperaturabhängiger Sättigungskonzentration, Tröpfchen auf nicht planaren Substraten und der kompetitiven Verdampfung mehrerer Tröpfchen. Während des gesamten Kapitels bietet der Einsatz asymptotischer Methoden einzigartige Einblicke in die komplexe Dynamik von Flüssigkeitsfluss und Verdunstung und macht sie zu einer unverzichtbaren Ressource für diejenigen, die sich für diese Phänomene interessieren.