Review on the dynamics of isothermal liquid bridges

Abstract

En esta revisión, describimos resultados teóricos y experimentales sobre la dinámica de puentes líquidos en condiciones isotérmicas con líneas de contacto triples fijas. Estas dos restricciones principales nos permiten centrarnos en un cuerpo bibliográfico bien definido, que hasta ahora no ha sido revisado de forma exhaustiva. Se presta atención principalmente a los puentes líquidos suspendidos en el aire, aunque también se tienen en cuenta los estudios sobre la configuración líquido-líquido. Recorremos el camino que va del equilibrio a la dinámica no lineal tanto de los puentes líquidos newtonianos como de los formados por fluidos complejos. En concreto, consideramos las formas de equilibrio y su estabilidad, la dinámica lineal en oscilaciones libres y forzadas bajo condiciones variadas, el comportamiento débilmente no lineal que conduce a flujos de corriente, el movimiento totalmente no lineal que surge durante el estiramiento y la ruptura de los puentes líquidos, y los problemas relacionados con los efectos reológicos y la presencia de monocapas de surfactantes. Aunque se presta atención principalmente a los aspectos fundamentales de estos problemas, también se mencionan algunas aplicaciones derivadas de los resultados. De este modo, pretendemos conectar los dos enfoques del problema de los puentes líquidos, algo que tanto teóricos como experimentalistas pueden encontrar interesante.

In this review, we describe both theoretical and experimental results on the dynamics of liquid bridges under isothermal conditions with fixed triple contact lines. These two major restrictions allow us to focus on a well-defined body of literature, which has not as yet been reviewed in a comprehensive way. Attention is mainly paid to liquid bridges suspended in air, although studies about the liquid–liquid configuration are also taken into account. We travel the path from equilibrium to nonlinear dynamics of both Newtonian liquid bridges and those made of complex fluids. Specifically, we consider equilibrium shapes and their stability, linear dynamics in free and forced oscillations under varied conditions, weakly nonlinear behavior leading to streaming flows, fully nonlinear motion arising during stretching and breakup of liquid bridges, and problems related to rheological effects and the presence of surfactant monolayers. Although attention is mainly paid to fundamental aspects of these problems, some applications derived from the results are also mentioned. In this way, we intend to connect the two approaches to the liquid bridge problem, something that both theoreticians and experimentalists may find interesting