Dynamics of a harmonically driven fluid interface in a capillary

(Received 11 May 1992, accepted in final form 2 August 1992)

Abstract
We use an harmonic technique to probe the dynamics of a liquid-liquid interface in a capillary. The capillary pressure drop induced by a harmonic displacement of the fluids is recorded as a function of the excitation amplitude and frequency. At low frequency there is an amplitude threshold above which the contact line depins and slides, and this threshold is related to the static hysteresis of the contact angle. When the contact line depins, the damping due to its motion is measured from the component of the capillary pressure in phase with the fluids velocity. At frequencies higher than one hertz we observe a phenomenon of dynamic pinning. The behaviour of the damping suggests that the variation of the contact angle with the three-phase line velocity is frequency-dependent.

Résumé
Nous utilisons une technique harmonique pour étudier les propriétés dynamiques d'une interface fluide dans un capillaire. On mesure en fonction de l'amplitude et de la fréquence d'excitation la chute de pression capillaire causée par le déplacement des fluides. Pour des déplacement de basse fréquence, il existe un seuil de l'amplitude au-delà duquel la ligne de contact se désancre et glisse ; ce seuil est lié à l'hystérésis statique de l'angle de contact. Lorsqu'on augmente la fréquence à amplitude constante, on observe que la ligne se réancre progressivement. L'armortissement mesuré suggère que l'angle de contact dynamique dépend non seulement de la vitesse de la ligne de contact mais aussi de la fréquence d'excitation.