Equilibrium profiles of liquids in tilted Taylor-Hauksbee cells

A. Jara, A. Medina* C. A. Vargas** y F. J. Higuera***

* Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Azcapotzalco, Instituto Politécnico Nacional Av. de las Granjas 682, Col. Sta. Catarina Azcapotzalco, México D.F. 02250, México.

** Laboratorio de Sistemas Complejos, Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, 02200 México, D.F, México.

*** Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos, Universidad Politécnica de Madrid Plaza Cardenal Cisneros 3, 28040 Madrid, Spain.

Received 9 February 2015.
Accepted 28 July 2015.

Abstract

In this work we study theoretically and experimentally the equilibrium profiles attained under spontaneous capillary rise of viscous liquids in the wedge-shaped narrow gap between two vertical plates intersecting at a tight angle α<< 1. We contrast the differences among the case with vertical edge and those in which the arista is tilted to the vertical. Our theoretical description agrees well with experimental data for several analyzed inclinations.

Keywords: Capillary flows; hydrostatics; flow visualization and imaging.

Resumen

En este trabajo estudiamos teórica y experimentalmente los perfiles de equilibrio alcanzados en virtud de ascenso capilar espontáneo de líquidos viscosos en el pequeño espacio en forma de cuña creado entre dos placas verticales que se unen en un ángulo estrecho α<< 1. Contrastamos las diferencias entre el caso con la arista vertical y aquellos en los que la arista está inclinada respecto a la vertical. Nuestra descripción teórica concuerda bien con los datos experimentales para varias inclinaciones analizadas.

PACS: 47.55.nb; 47.85.Dh; 47.80.Jk

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

Acknowledgments

AJ acknowledges CONACYT for her studentship. AM acknowledges SIP, IPN, through the project 20141404, fortheir partial support to make this work. Finally, authors acknowledge Rodrigo Itzcoatl Pliego Suarez for his help in the digital improvement of some pictures and schemes.

References

1. B. Taylor, Philos. Trans. R. Soc. London 27 (1712) 538.         [ Links ]

2. F. Hauksbee, Philos. Trans. R. Soc. London 27 (1712) 539.         [ Links ]

3. A. Ferguson, I. Voguel, Proc. Phys. Soc. London 38 (1925) 193.         [ Links ]

4. D. Deng, Y. Tang, J. Zeng, S. Yang, H Shao, Int. J. Heat Mass Transfer 77 (2014)311.         [ Links ]

5. P. Concus, R. Finn, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 63 (1969) 292.         [ Links ]

6. R. Finn, Equilibrium Capillary Surfaces, Springer-Verlag, (Berlin, 1986).         [ Links ]

7. C. F. Scott, G. C. Sander, and J. Norbuty, Q. J. Mech. Appl. Math. 60 (2004) 1.         [ Links ]

8. W. J. O'Brien, R. G. Craig and A. Peyton, J. Colloid Interface Sci. 26 (1968) 500.         [ Links ]

9. M. L. Anderson, A. P. Bassom, N. Fowkes, Proc. R. Soc. A 462 (2006) 3645.         [ Links ]

10. P.-G. de Gennes, F. Brochard-Wyart, and D. Queré, Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves, Springer, (Berlin, 2004).         [ Links ]

11. G. J. Gutierrez, A. Medina, F. J. Higuera, J. Colloid Interface Sci. 338 (2009) 519.         [ Links ]