多层下落薄膜的流动稳定性及其时空演化

薄膜流动是一种典型的交界面流动，它在各种工程组件中起着非常关键的作用。薄膜流动还蕴涵着极其丰富的动力学行为，其中的交界面不稳定性、自由表面波、三维时空图象等非线性现象一直是流体力学工作者研究的热点。早期的研究主要集中于单层薄膜，但是多层薄膜有着比单层更多的不稳定模态，它的失稳机理也更加复杂，而对多层薄膜的研究工作却远远少单层，还需要进一步补充和完善。本项目采用基于正则模理论的线性稳定性分析方法，研究多层下落薄膜流动失稳的内在机理，考察流动的绝对和对流不稳定特性；通过推导多层下落薄膜的模型方程，揭示多层下落薄膜中的各种非线性分岔现象；运用任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元方法模拟多层下落薄膜的时空演化过程，从而验证线性稳定性理论和模型方程的有效性和实用性。本项目的研究对于认识多层薄膜流动的内在失稳机理，揭示流动的时空演化特性，发展交界面的数值计算方法，都具有十分重要的意义。