Fluxo de filme fino dentro de um cilindro rotativo inclinado aquecido/resfriado uniformemente

O presente estudo investiga o fluxo de um filme fino dentro de um cilindro aquecido/resfriado uniformemente, rotacionando em várias inclinações. As equações governantes para massa, momento e energia são simplificadas usando a aproximação de lubrificação e análise assintótica. A equação spatiotemporal resultante para a evolução da altura do filme incorpora parâmetros adimensionais que representam a gravidade, arrasto viscoso, tensão superficial e estresse termocapilar. Soluções bidimensionais em estado estacionário são derivadas, revelando que sob a dominância da gravidade sobre o arrasto viscoso, uma poça líquida se forma na parte inferior do cilindro rotativo horizontalmente. Essa poça se transforma em um filme fino mais uniformemente distribuído à medida que o cilindro é rotacionado em inclinações. Soluções tridimensionais mostram uma estrutura de anel para o cilindro rotativo horizontalmente, enquanto desaparece para um cilindro rotacionando em inclinações. A introdução de perturbações axiais infinitesimais nas soluções estacionárias permite examinar sua estabilidade. O estudo constata que o fluxo do filme fino se torna instável para um cilindro inclinado. A força gravitacional estabiliza (desestabiliza) o fluxo para cilindros horizontais (verticais). É relatado que o estresse termocapilar tem um efeito estabilizador para um cilindro resfriado uniformemente. Além disso, os resultados obtidos através da análise de estabilidade linear foram corroborados por meio de cálculos não lineares.