Estudio teórico y numérico de la rotura de películas ultradelgadas sobre superficies sólidas

Montalbán Gómez, María

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Estudio teórico y numérico de la rotura de películas ultradelgadas sobre superficies sólidas

dc.contributor.advisor	Sevilla Santiago, Alejandro
dc.contributor.author	Montalbán Gómez, María
dc.contributor.departamento	UC3M. Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos	es
dc.date.accessioned	2021-01-13T09:24:50Z
dc.date.available	2021-01-13T09:24:50Z
dc.date.issued	2020-03-10
dc.date.submitted	2020-03-10
dc.description.abstract	En el presente Trabajo Fin de Grado se aborda, mediante teoría y cálculo numérico, el problema de la inestabilidad y la rotura de películas ultradelgadas de líquido Newtoniano depositadas sobre superficies sólidas planas. Dichas películas son inestables cuando el sólido repele al líquido, debido a que las fuerzas de Van der Waals tienden a amplificar las pequeñas fluctuaciones hidrodinámicas, que siempre existen en la entrefase del líquido con la atmósfera gaseosa que lo rodea. A diferencia de los desarrollos anteriores, en los que se hace uso de la teoría de lubricación hidrodinámica para analizar la corriente de líquido, en el presente trabajo se hace uso de las ecuaciones completas de Stokes para el estudio de líquidos muy viscosos como los polímeros, y de las ecuaciones de Navier–Stokes para recoger los efectos de la inercia del líquido que, como se ha demostrado recientemente, pueden ser importantes en aplicaciones que hacen uso de metales líquidos para la micro y nanofabricación. El análisis de estabilidad lineal da como resultado nuevas relaciones de dispersión para los flujos de Stokes y de Navier–Stokes, que se reducen a los resultados clásicos basados en teoría de lubricación cuando la longitud de onda es mucho mayor que el espesor de la película, esto es, cuando el flujo resultante es esbelto. Sin embargo, en los casos con longitudes de onda comparables al espesor de la película, los resultados obtenidos demuestran que la teoría de lubricación introduce errores de orden unidad en la predicción del tiempo de rotura y de la longitud característica de las estructuras de secado. Para el análisis del comportamiento no lineal del flujo, una aplicación elemental del teorema Π de Vaschy-Buckingham demuestra que, para tiempos próximos a la rotura de la película, existe una solución autosemejante de las ecuaciones del movimiento que lleva al flujo hacia una singularidad cuya estructura local es completamente distinta a la descrita en trabajos clásicos, basados en las ecuaciones de lubricación. Las predicciones del teorema Π se han comprobado mediante simulaciones numéricas directas de la corriente realizadas con el método de elementos finitos. Las simulaciones demuestran que el espesor mínimo de la película, hmin, cumple dos tipos de leyes asintóticas como función del tiempo restante hasta la singularidad, τ. En el límite de bajos números de Reynolds se cumple que hmin ∝ τ1/3, mientras que en para altos números de Reynolds, la ley resulta ser hmin ∝ τ2/5.	es
dc.description.degree	Ingeniería en Tecnologías Industriales	es
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10016/31697
dc.language.iso	spa	es
dc.rights	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España	*
dc.rights.accessRights	open access	es
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/	*
dc.subject.eciencia	Ingeniería Industrial	es
dc.subject.other	Películas delgadas	es
dc.subject.other	Inestabilidades hidrodinámicas	es
dc.subject.other	Tensión superficial	es
dc.subject.other	Fuerzas de Van der Waals	es
dc.subject.other	Mojado	es
dc.title	Estudio teórico y numérico de la rotura de películas ultradelgadas sobre superficies sólidas	es
dc.type	bachelor thesis	*
dspace.entity.type	Publication