MARC

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■020    ▼a9798383226292
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31327964
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620
■1001  ▼aChen,  Zih-Yin.
■24510▼aFluid  Interfacial  Dynamics:  From  Droplets  to  Thin  Films.
■260    ▼a[S.l.]▼bUniversity  of  Minnesota.  ▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a129  p.
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Lee,  Sungyon.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Minnesota,  2024.
■520    ▼aMany  natural  processes  and  industrial  applications  involve  the  understanding  and  modeling  of  interfacial  fluid  dynamics.  Examples  include  the  coating  of  a  substrate  with  a  liquid,  the  removal  of  liquid  films  from  substrates,  transport  processes,  droplets  impact  on  substrates,  etc.  Given  the  ubiquity  and  significance  of  interfacial  fluid  flows,  the  overall  goal  of  this  thesis  is  to  advance  our  fundamental  understanding  of  interfacial  fluid  dynamics  through  theoretical  modeling.  To  achieve  this  goal,  we  conduct  three  studies  related  to  interfacial  dynamics  involving  droplets  and  liquid  films:  (i)  droplet  impact  dynamics  with  granular  materials,  (ii)  droplet  dynamics  with  an  air  jet,  and  (iii)  dynamics  of  a  liquid  film  with  an  undulating  surface.Motivated  by  spray  coating  processes,  we  investigate  how  the  presence  of  particles  on  a  substrate  changes  the  droplet  impact  dynamics.  We  analyze  the  spreading  dynamics  and  splashing  criterion  of  an  impacting  droplet  on  a  layer  of  particles.  A  theoretical  model  is  developed  to  consider  the  momentum  of  the  spreading  liquid  and  the  time-dependent  distribution  of  particles.  Additionally,  we  establish  a  droplet  splashing  criterion  based  on  the  interaction  between  the  impacting  droplet  and  the  particles.  Our  results  provide  insight  into  how  the  presence  of  particles  lowers  the  critical  impact  velocity  at  which  a  droplet  exhibits  splashing,  as  the  particle  area  fraction  is  systematically  increased.We  then  focus  on  the  dynamics  of  a  partially-wetting  droplet  under  an  impinging  air  jet.  We  built  a  two-dimensional  lubrication  model  of  the  droplet  that  incorporates  the  external  pressure  of  the  impinging  turbulent  jet,  in  addition  to  the  capillary  and  hydrostatic  pressures  of  the  droplet.  Also,  the  simulations  of  the  contact-line  motion  by  using  precursor  film  and  disjoining  pressure  allows  us  to  capture  the  physics  of  different  droplet  behaviors,  which  had  previously  been  observed  experimentally.  Our  simulations  exhibit  a  comparable  time-scale  of  droplet  deformations  and  similar  outcomes  as  the  experimental  observations.  We  also  obtain  the  analytical  steady-state  solutions  of  the  droplet  shapes  and  construct  the  minimum  criteria  for  droplet  splitting  and  depinning.Lastly,  we  investigate  the  interfacial  dynamics  of  a  thin  liquid  film  over  an  undulating  solid  substrate.  To  explore  the  physical  mechanisms  of  free  surface  flows  driven  by  periodic  undulations,  we  developed  a  two-dimensional  thin-film  mathematical  model.  The  model  combines  the  effects  of  inertia,  viscosity,  gravity,  and  surface  tension  in  a  tractable  way.  Our  model  reveals  that  in  the  regime  where  gravity  dominates  over  surface  tension  (i.e.,  large  Bond  number,  Bo),  the  effects  of  surface  tension  drop  out  of  the  analysis,  allowing  the  flow  rate  to  only  depend  on  Re  and  Ca/Bo,  where  Ca  is  the  capillary  number.  In  this  same  regime,  we  learn  that  inertia  (Re)  tends  to  enhance  the  flow  rate,  while  increasing  Ca/Bo  reduces  the  flow  rate.
■590    ▼aSchool  code:  0130.
■650  4▼aFluid  mechanics.
■650  4▼aPhysics.
■650  4▼aEngineering.
■650  4▼aAerospace  engineering.
■650  4▼aMechanics.
■653    ▼aDroplets
■653    ▼aInterfacial  fluid  dynamics
■653    ▼aThin  films
■653    ▼aAir  jet
■690    ▼a0204
■690    ▼a0346
■690    ▼a0537
■690    ▼a0538
■690    ▼a0605
■71020▼aUniversity  of  Minnesota▼bMechanical  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-01B.
■790    ▼a0130
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17162228▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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