Investigación

Capillary penetration in cells with periodical corrugations

F.A. Sánchez ª, G.J. Gutiérrez ^b and A. Medina ^b

ª FIME Universidad Autónoma de Nuevo León, Ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garza, N.L., 66451, México.

^b SEPI–ESIME Azcapotzalco, Instituto Politécnico Nacional, Av. de las Granjas #682, Col. Sta. Catarina, México D.F., 02250, México.

Recibido el 18 de agosto de 2009
Aceptado el 24 de noviembre de 2009

Abstract

In this work we present a theoretical study of the spontaneous capillary flow of a viscous liquid, developed in the gap between a couple of parallel corrugated plates (corrugated Hele–Shaw cell). The periodical corrugation of the interior walls of the plates is assumed as a sine–like pattern, transverse to the flow direction. Such a configuration may generate periodical gaps with a structure where zones of maximum and minimum closing occur. This is a simple idealization of typical micro and nano fabricated gaps used to mould polymers by capillarity. This model can also be useful to understand the capillary flow in naturally fractured reservoirs. By using lubrication theory we found that a very peculiar temporal flow is developed which could be of interest in improving our knowledge of this type of moulding.

Keywords: Micro and nano–scale flow phenomena; capillary effects; flow in channels.

Resumen

En este trabajo presentamos un estudio teórico del flujo capilar espontáneo, de un líquido viscoso, desarrollado en el espacio entre un par de placas paralelas (celda de Hele–Shaw corrugada). La corrugación periódica de las paredes interiores se supone como patrones tipo seno, transversa a la dirección de flujo. Tal configuración puede generar espacios periódicos con estructuras de máximo y mínimo acercamiento entre ellas. Esta es una idealización simple de los típicos espacios micro y nanofabricados usados para moldear polímeros por capilaridad. Este modelo también puede ser útil para entender el flujo capilar en yacimientos naturalmente fracturados. Usando la teoría de la lubricación encontramos que se desarrolla un peculiar flujo capilar temporal el cual puede ser de interés para mejorar nuestro conocimiento sobre este tipo de moldeo.

Descriptores: Fenómenos de flujo a micro y nano escala; efectos capilares; flujo en canales.

PACS: 47.61.–k; 47.55.nb; 47.60.+i

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Acknowledgements

This work was partially supported by the IPN through Project No. 20090689, CONACyT project 62054 and by PAICyT CA1702–07. Authors acknowledge the aid of Catedratico F. J. Higuera in modeling the problem studied here.

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