Evolution of an elastic blister in the presence of sloping topography
Evolution of an elastic blister in the presence of sloping topography
复制标题
存在倾斜地形时弹性泡的演变
DOI：
10.1017/jfm.2023.421
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发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Tobin S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tobin S
在弹性薄片下面的有限流体泡的传播是由在电流的剥离外围的局部动力学控制的。先前的工作已经通过考虑由于这些边缘处的曲率而导致的剥离来描述恒定体积的弹性泡罩。在这里，我们表明，重力的沿坡分量从根本上改变了动力学，通过消除曲率的作用在尾部，上坡边缘。该后缘的局部动力学相反地由板中的剪切应力控制，如在弹性朗道-列维奇问题中那样，并且由此允许后退边缘，与通过剥离的传播相反，对于该剥离的传播，仅前进接触线是可能的。使用渐近分析，我们表明，这种后退的边缘条件允许一个新的，几乎平移制度中的水泡的身体以近似恒定的速度移动，留下一层薄薄的流体。通过详细的二维下坡扩展数值模拟验证了这一预测。最后，我们讨论了这些结果在冰下融水的快速蔓延的适用性。
The propagation of a finite blister of fluid beneath an elastic sheet is controlled by the local dynamics at the peeling periphery of the current. Previous works have described constant volume elastic blisters by considering the peeling due to curvature at these edges. Here, we show that an along-slope component of gravity fundamentally changes the dynamics by removing the role of curvature at the trailing, upslope edge. The local dynamics of this trailing edge is instead controlled by shear stress in the sheet, as in the elastic Landau–Levich problem, and thereby allows for a receding edge, in contrast to propagation by peeling for which only an advancing contact line is possible. Using an asymptotic analysis, we show that this receding edge condition allows for a new, nearly translating regime in which the body of the blister moves at an approximately constant speed, leaving behind a thin layer of fluid. This prediction is verified by detailed numerical modelling of the two-dimensional downslope spreading. We conclude by discussing the applicability of these results in the rapid spreading of subglacial meltwater.
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