Displacement flows under elastic membranes. Part 1. Experiments and direct numerical simulations
Displacement flows under elastic membranes. Part 1. Experiments and direct numerical simulations
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位移在弹性膜下流动。
DOI：
10.1017/jfm.2015.590
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发表时间：
2015
影响因子：
3.7
通讯作者：
Pihler-Puzovic D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pihler-Puzovic D
将流体注入刚性板和弹性膜之间充满液体的狭窄缝隙中，驱动由弹性力和粘性力之间的竞争控制的置换流。我们使用弹性壁Hele-Shaw盒的正则设置来研究这种流动，该盒的上边界是由弹性片形成的。我们研究了单相和两相置换流动，在这些流动中，以恒定的流速局部注入的流体是由薄片的膨胀和轴对称锋面的向外传播所调节的，在轴对称锋之后，单元保持近似不变形。我们对两个理论模型进行了定量实验和数值模拟的直接比较。该模型将描述弹性薄膜变形的Föppl-von Kármán方程耦合到描述流动的方程，我们通过(I)Navier-Stokes方程或(Ii)润滑理论来建模。我们确定了控制系统行为的主要物理效应，并对先前研究中所做的建模假设进行了严格的评估。从这些研究中获得的洞察力随后被用于这项工作的第二部分，在那里我们制定了一个改进的润滑模型，并对关键现象进行了渐近描述。
The injection of fluid into the narrow liquid-filled gap between a rigid plate and an elastic membrane drives a displacement flow that is controlled by the competition between elastic and viscous forces. We study such flows using the canonical set-up of an elastic-walled Hele-Shaw cell whose upper boundary is formed by an elastic sheet. We investigate both single- and two-phase displacement flows in which the localised injection of fluid at a constant flow rate is accommodated by the inflation of the sheet and the outward propagation of an axisymmetric front beyond which the cell remains approximately undeformed. We perform a direct comparison between quantitative experiments and numerical simulations of two theoretical models. The models couple the Föppl–von Kármán equations, which describe the deformation of the thin elastic membrane, to the equations describing the flow, which we model by (i) the Navier–Stokes equations or (ii) lubrication theory. We identify the dominant physical effects that control the behaviour of the system and critically assess modelling assumptions that were made in previous studies. The insight gained from these studies is then used in Part 2 of this work, where we formulate an improved lubrication model and develop an asymptotic description of the key phenomena.
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影响因子：
3.7
作者：
M. Carvalho;L. Scriven
通讯作者：
M. Carvalho;L. Scriven
DOI：
--
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
--
作者：
A. Heap;A. Juel
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A. Juel
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影响因子：
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M. Heil
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作者：
A. Juel;A. Heap
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A. Heap
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发表时间：
2009
期刊：
Proceedings of the Royal Society A
影响因子：
--
作者：
A. Slim;N. Balmforth;R. Craster;J. C. Miller
通讯作者：
J. C. Miller