<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">609926</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2020.609926</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Spreading Kinetics of Herschel-Bulkley Fluids Over Solid Substrates</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Zhang et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Spreading Kinetics of Herschel-Bulkley Fluids</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Jie</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/1096811/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>Hai</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Jianhua</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Bin</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>Jie</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Weiwei</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<label>
<sup>1</sup>
</label>School of Mechanical Engineering, Nantong Institute of Technology, <addr-line>Nantong</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<label>
<sup>2</sup>
</label>Jiangsu Key Laboratory of 3D Printing Equipment and Application Technology, <addr-line>Nantong</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<label>
<sup>3</sup>
</label>School of Mechanical Engineering, Yangzhou University, <addr-line>Yangzhou</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/94317/overview">Nuno A. M. Ara&#xfa;jo</ext-link>, University of Lisbon, Portugal</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/81068/overview">Shahin Rouhani</ext-link>, Sharif University of Technology, Iran</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/73313/overview">Martin Kr&#xf6;ger</ext-link>, ETH Z&#xfc;rich, Switzerland</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Jie Zhang, <email>zhangjienit@163.com</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Mathematical and Statistical Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>11</day>
<month>12</month>
<year>2020</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>8</volume>
<elocation-id>609926</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>24</day>
<month>09</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>17</day>
<month>11</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x00A9; 2020 Zhang, Gu, Sun, Li, Jiang and Wu</copyright-statement>
<copyright-holder>Zhang, Gu, Sun, Li, Jiang and Wu</copyright-holder>
<license xlink:href="http://Creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>The spreading kinetics of Herschel-Bulkley fluids on horizontal solid substrates were theoretically studied. The equations of film thickness were derived in both gravitational and capillary regimes. The dynamic contact angle for the capillary regime was also derived. Finally, a limiting result for the case of <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 0 was obtained, which was compared with the known solution for validation. The results show that the yield behavior of the fluids had a significant impact on the spreading kinetics in both cases. Only when stress was larger than the yield stress, would substantial flow occur. The spreading zone was divided into two parts by the yield surface: sheared zone and yield zone, which was completely different from common Newtonian fluids or power-law fluids. The thickness of the yield zone mainly depended on yield stress and pressure gradient along the <italic>z</italic>-direction. According to the final evolution, both the film thickness and dynamic contact angle were affected not only by the power-law index but also by the yield behavior.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>spreading</kwd>
<kwd>Herschel-Bulkley</kwd>
<kwd>film thickness</kwd>
<kwd>dynamic contact angle</kwd>
<kwd>non-newtonian</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<page-count count="0"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>Many studies have addressed the spreading of Newtonian and power-law fluids over solid surfaces by experiments, simulations, and theories [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. For Newtonian fluids, Tanner law is considered to be the classic theory [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. For power-law fluids, Starov built a hydrodynamic model for the spreading of a complete wetting case [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. Wang experimentally investigated both complete wetting and partial wetting cases of spreading, which agreed with the theory proposed by Starov [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>-<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. Carr&#xe9; and Eustach proposed a simplified theoretical analysis and experimentally observed the drop shape [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>].</p>
<p>Besides power-law fluids, Bingham and Herschel-Bulkley fluids also belong to the common non-Newtonian type, which present yielding behavior. For Bingham fluids, the spreading dynamics both in impact and spin-coating cases have been analyzed in detail. In the impact case, the results indicated that the film shape mainly depends on initial yield stress, power-law index, and the impact force [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. In the spin-coating case, the analysis showed that film thickness is not homogeneous, the yield behavior, power-law index, and the centrifugal force are the key factors on spreading dynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>].</p>
<p>Because of the complex rheological model of Herschel-Bulkley fluids, a minority of theories of complete wetting have been proposed. In this paper, we will theoretically analyze the spreading of Heschel&#x2013;Bulkley fluids in a complete wetting case based on some proper assumptions. We begins with the simple spreading schematic of Newtonian fluids and the Navier&#x2013;Stokes equation. According to the analytical approach of the spreading of power-law fluids, the film thickness equations are derived in both gravitational and capillary regimes and the dynamic contact angle is also discussed.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>Assumptions</title>
<p>To simplify the problem, the following assumptions are made [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]. 1) The spreading process belongs to the complete wetting case. 2) The fluids are incompressible, which will ensure the Navier-Stokes equation is workable. 3) The gas viscosity is ignored. 4) The film is much thinner than the horizontal length, so the flow can be converted into 2D. 5) The Reynolds number is small enough to ignore inertial influence. And 6) complete wetting is applied here to ensure a small contact angle.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>Theory</title>
<sec id="s3-1">
<title>The Constitutive Model of Herschel-Bulkley Fluids</title>
<p>The constitutive model of Herschel-Bulkley fluids is similar to Bingham fluids or power-law fluids. The specific constitutive equation is given as follows:<disp-formula id="e1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3c4;</italic> is shear stress, <italic>k</italic> is viscosity coefficient,<inline-formula id="inf1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>is the shear rate, <italic>n</italic> is the power-law index, and <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>0</sub> is the initial yield stress.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>Thin Film Equation</title>
<p>The spreading schematic of the advancing system of Newtonian or power-law fluids is shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. The derivation of the Herschel-Bulkley case was also started in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. In <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, <italic>u</italic> is the horizontal velocity of the fluid, which is affected by time <italic>t</italic> and position <italic>x</italic>, <italic>z</italic>. <italic>U</italic> is the framing moving velocity of the contact line, <italic>&#x3b8;</italic>(<italic>U</italic>) is the dynamic contact angle, and <italic>h</italic> is the height of film thickness of any position <italic>x</italic>.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Spreading flow schematic figure of Newtonian fluids and power-law fluids.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-609926-g001.tif"/>
</fig>
<p>With the proposed assumption <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">(3)</xref>, the pressure along the <italic>z</italic>-direction will meet the following equation.<disp-formula id="e2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Applying the Young-Laplace equation to the free surface (<italic>z</italic> &#x3d; <italic>h</italic>), there is<disp-formula id="e3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <italic>p</italic>
<sub>
<italic>G</italic>
</sub> represents the atmospheric pressure and <italic>&#x3c3;</italic> is surface tension.</p>
<p>Integrating <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. (2)</xref> with respect to the boundary condition listed in <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Eq. (3)</xref>, the pressure can be further calculated as<disp-formula id="e4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>When <italic>z</italic> &#x3d; 0, the stress on the horizontal substrate can be obtained from <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. (4)</xref> as<disp-formula id="e5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Consequently, when the initial yield stress <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>0</sub> is larger than <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>, substantial flow will not occur. Thus the approximate condition for substantial flow is<disp-formula id="e6">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substantial flow will be discussed below. Owing to the initial yield stress, there must be a yield surface at <italic>z</italic> &#x3d; <italic>h</italic>
<sub>0</sub>. Thus the spreading zone will be divided into two zones, the significant shear exists only below the yield surface. The shear rate is zero at or above the yield surface. The viewpoint is consistent with the spreading of Bingham fluids proposed by Liu [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. Therefore, the actual flow schematic of the advancing systems of Herschel-Bulkley fluids is shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. The dashed line separates the zone into sheared and yield zones respectively. The schematic figure is completely different from the Newtonian or power-law case.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>The actual spreading flow schematic figure of Herschel-Bulkley fluids.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-609926-g002.tif"/>
</fig>
<p>For the Navier&#x2013;Stokes equation, it can be written as <disp-formula id="e7">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where <italic>p</italic> is the pressure and <italic>x</italic> is the distance of one point from the <italic>z</italic>-axis. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. (1)</xref>, when the stress is larger than the yield initial stress, the viscosity can be expressed as<disp-formula id="e8">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. (8)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. (7)</xref>, there is<disp-formula id="e9">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Based on the boundary condition of no shear at the yield surface (<italic>h</italic>(<italic>x</italic>) &#x3d; <italic>h</italic>
<sub>0</sub>, <italic>&#x2202;u</italic>/<italic>&#x2202;z</italic> &#x3d; 0), integrating <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. (9)</xref> with respect to <italic>z</italic> and the following equation can be acquired.<disp-formula id="e10">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>With the boundary condition of no-slip at the solid surface (<italic>z</italic> &#x3d; 0, <italic>u</italic> &#x3d; 0), the expression of <italic>u</italic> can be obtained by integrating <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. (10)</xref>.<disp-formula id="e11">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equation (11)</xref> shows that the maximum velocity <italic>u</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub> occurs at the yield surface <italic>z</italic> &#x3d; <italic>h</italic>
<sub>0</sub> that can be obtained as<disp-formula id="e12">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>When <italic>z</italic> &#x3e; <italic>h</italic>
<sub>0</sub>, the velocity is still equal to the maximum velocity <italic>u</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub>. According to mass conservation, there is<disp-formula id="e13">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where <italic>q</italic> is the flow of fluids.</p>
<p>For Herschel-Bulkley fluids, <italic>q</italic> is made up of two parts as<disp-formula id="e14">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The first term of the right side represents the shear zone below the yield surface and its detailed expression is<disp-formula id="e15">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then the flow <italic>q</italic> will be acquired as follows:<disp-formula id="e16">
<mml:math>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F2">Fig. 2</xref>, the velocity along the <italic>x</italic>-direction is parabolic, which can also be explained by <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eqs. (11)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e12">(12)</xref>. When it refers to the velocity, the case here is similar to classical Poiseuille flow. Both of them are driven by the pressure gradient, and they have the same initial and boundary conditions, thus the relationship between <italic>h</italic> and <italic>h</italic>
<sub>0</sub> can be obtained based on our previous work [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] as<disp-formula id="e17">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. (17)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. (16)</xref>, a new formula of flow <italic>q</italic> is generated as<disp-formula id="e18">
<mml:math>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Finally, substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. (18)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. (13)</xref>, the following equation is obtained as<disp-formula id="e19">
<mml:math>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. (16)</xref>, the pressure mainly depends on the gravity and capillary forces. In the following part, two limiting regimes will be considered further. One is only the gravitational regime taken into consideration by ignoring the capillary force, <italic>&#x3c1;gR</italic>
<sup>2</sup>&#x3e;&#x3e;<italic>&#x3c3;</italic>. The other is only the capillary force regime considered, ignoring the gravity, <italic>&#x3c3;</italic>&#x3e;&#x3e;<italic>&#x3c1;gR</italic>
<sup>2</sup>.</p>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>Gravitational Spreading Regime</title>
<p>The capillary force is ignored here, so <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. (19)</xref> can be simplified into the following equation.<disp-formula id="e20">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>When the contact line moves at velocity <italic>U</italic>, the above equation can be converted into the following form by introducing a new variable <inline-formula id="inf2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.<disp-formula id="e21">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Integrating the above equation with respect to <italic>&#x3be;</italic>, there is<disp-formula id="e22">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>With the boundary condition: <italic>&#x3be;</italic> &#x3d; 0, <italic>h</italic> &#x3d; 0, <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Eq. (22)</xref> can be solved as<disp-formula id="e23">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Equation (23)</xref> addresses the fact that film thickness in capillary spreading is determined by initial yield stress <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>0</sub> and power index <italic>n</italic>.</p>
</sec>
<sec id="s3-4">
<title>Capillary Spreading Regime</title>
<p>In the condition, the gravitational action is ignored, then <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. (19)</xref> can be simplified as follows<disp-formula id="e24">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Introducing the above variable <italic>&#x3be;</italic> and <italic>h</italic>
<sub>0</sub> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Eq. (24)</xref>,<disp-formula id="e25">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Integrating the above equation with respect to <italic>&#x3be;,</italic>
<disp-formula id="e26">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then it is supposed that <inline-formula id="inf3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, so <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Eq. (26)</xref> can be translated into<disp-formula id="e27">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>With the boundary condition: <italic>&#x3be;</italic> &#x3d; 0, <italic>h</italic> &#x3d; 0, <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Eq. (27)</xref> can be solved as<disp-formula id="e28">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Further, the film thickness equation can be obtained by replacing <italic>h</italic>
<sub>0,</sub>
<disp-formula id="e29">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. (17)</xref>, the variable <italic>&#x3bb;</italic> can be calculated as<disp-formula id="e30">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In this way, the equation of film thickness <italic>h</italic> can be obtained, which depends on the power index <italic>n</italic> and initial yield stress <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>0</sub>.</p>
</sec>
<sec id="s3-5">
<title>Dynamic Contact Angle</title>
<p>The inclination angle at <italic>x</italic> &#x3d; <italic>&#x3be;</italic> can be calculated by differentiating film thickness <italic>h</italic> as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Eq. (29)</xref> for the capillary spreading regime.<disp-formula id="e31">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In previous studies, many researchers found that the local microscopic contact angle can not be measured directly for boundary conditions. Thus dynamic contact angle <italic>&#x3b8;</italic> is taken as the replacement, which is equal to the inclination angle at <italic>x</italic> &#x3d; <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub>. Furthermore, the dynamic contact angle can be obtained as<disp-formula id="e32">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To obtain <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Eq. (32)</xref>, it is considered that when the angle <italic>&#x3b8;</italic> is small enough, it is approximately equal to sin <italic>&#x3b8;</italic> or tan <italic>&#x3b8;</italic>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>Example</title>
<p>In a previous study [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], the typical Herschel-Bulkley model was obtained as follows<disp-formula id="e33">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3.899</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1.103</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.633</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>3.899</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>3.899</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The rheological figure is shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>. The model was taken as an example to explain the spreading results.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>The rheological model of Herschel-Bulkley fluids.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-609926-g003.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> gives the film thickness in the gravitational regime. The area below the dashed line is the sheared zone. In Figure 5, the figure of the contact angle vs. the moving velocity at different film thicknesses is presented. It can be found that a thinner film will lead to a smaller contact angle.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>The figure of film thickness in gravitational regime (The detailed physical quantities are set as follows: <italic>&#x3c1;</italic> &#x3d; 1950&#xa0;kg/m<sup>3</sup>, <italic>n</italic> &#x3d; 0.633, <italic>k</italic> &#x3d; 1.103&#xa0;Pa&#xa0;s<sup>0.633</sup>, <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>0</italic>
</sub> &#x3d; 3.899 Pa, <italic>g</italic> &#x3d; 10&#xa0;m/s<sup>2</sup>. In <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, <italic>U</italic> &#x3d; 2&#x2a;10<sup>&#x2212;5&#xa0;</sup>m/s, <italic>t</italic> &#x3d; 0.3&#xa0;s).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-609926-g004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>The contact angles at different film thicknesses.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-609926-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5">
<title>Discussion and Conclusion</title>
<p>The spreading of Herschel-Bulkley fluids over solid substrates for a complete wetting case was theoretically studied here. The film thicknesses in both the gravitational and capillary regimes were derived and the dynamic contact angles were also explored. There was an obvious difference between other kinds of fluids (Newtonian fluids and power-law fluids). The flow was dramatically affected by the yield behavior of Herschel-Bulkley fluids. According to the analysis, only when the stress on the substrate was larger than the initial yield stress <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>0</sub>, would the flow be appreciable. Even if appreciable flow occurred, the spreading zone was also divided into two zones: one was the shear zone and the other was the yield zone. The dividing surface was named yield surface at <italic>z</italic> &#x3d; <italic>h</italic>
<sub>0</sub>, which does not exist in common fluids such as Newtonian fluids or power-law fluids. In &#x201c;<xref ref-type="sec" rid="s4">Example</xref>&#x201d; section, the detailed numerical examples are given to explain the results further.</p>
<p>It is noteworthy that when initial yield stress <italic>&#x3c4;</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 0, the fluids become power-law fluids. The film thicknesses of the gravitational regime and the capillary regime will be obtained as follows<disp-formula id="e34">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e35">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Equations (34)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">(35)</xref> represent the gravitational case and the capillary case, respectively. Also, the dynamic contact angle <italic>&#x3b8;</italic> of the capillary regime will be<disp-formula id="e36">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">Eq. (35)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. (36)</xref>, then the specific equation of the dynamic contact angle can be obtained as<disp-formula id="e37">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It can be found that all of them are in agreement with the results obtained by Wang [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. Another noticeable feature of the analysis is that some of the equations have a collective limitation <inline-formula id="inf4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which means the theoretical results are not applicable for Bingham fluids, although the fluid corresponds to it when <italic>n</italic> &#x3d; 1.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Material</xref>, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Author Contributions</title>
<p>JZ: idea, HG: method, JS: calculation, BL: calculation, JZ: calculation, WW: validation and writing.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Funding</title>
<p>This work was financially supported by the Young and Middle-Aged Scientific Research Backbone Training Project of Nantong Institute of Technology (Grant No. ZQNGG204), the Key University Science Research Project of Jiangsu Province (Grant No. 18KJA460006), the Priority Discipline Construction Program of Jiangsu Province (Grant No. 2016-9), the Top-Notch Academic Programs Project of Jiangsu Higher Education Institutions (Grant No. 2020-9), and the Key R&#x26;D plan of Jiangsu Province (Grant No. BE2018010-4).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s10">
<title>Supplementary Material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2020.609926/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2020.609926/full&#x23;supplementary-material</ext-link>.</p>
<supplementary-material xlink:href="datasheet1.docx" id="SM1" mimetype="application/docx" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>ZP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>XD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spreading dynamics of power-law fluid droplets</article-title>. <source>Phys-Condens Mat</source> (<year>2009</year>) <volume>21</volume>:<fpage>3543</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0953-8984/21/46/464117</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Neogi</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ybarra</surname>
<given-names>RM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The absence of a rheological effect on the spreading of small drops</article-title>. <source>J Chem Phys</source> (<year>2001</year>) <volume>115</volume>:<fpage>7811</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1415455</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tanner</surname>
<given-names>LH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The spreading of silicone oil drops on horizontal surfaces</article-title>. <source>J Phys D Appl Phys</source> (<year>1979</year>) <volume>12</volume>:<fpage>1473</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0022-3727/12/9/009</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Starov</surname>
<given-names>VM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tyatyushkin</surname>
<given-names>AN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Velarde</surname>
<given-names>MG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spreading of non-Newtonian liquids over solid substrates</article-title>. <source>J Colloid Interface Sci</source> (<year>2003</year>) <volume>257</volume>:<fpage>284</fpage>&#x2013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0021-9797(02)00034-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhdanov</surname>
<given-names>XD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>XF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spreading dynamics and dynamic contact angle of non-Newtonian fluids</article-title>. <source>Langmuir</source> (<year>2007</year>) <volume>23</volume>:<fpage>8042</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/la0701125</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lai</surname>
<given-names>XD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spreading of completely wetting or partially wetting power-law fluid on solid surface</article-title>. <source>Langmuir</source> (<year>2007</year>) <volume>23</volume>:<fpage>9258</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/la700232y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eustache</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spreading kinetics of shear-thinning fluids in wetting and dewetting modes</article-title>. <source>Langmuir</source> (<year>2000</year>) <volume>16</volume>:<fpage>2936</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/la991021d</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>German</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bertola</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The spreading behaviour of capillary driven yield-stress drops</article-title>. <source>Colloid Surf Physicochem Eng Aspect</source> (<year>2010</year>) <volume>366</volume>:<fpage>18</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.colsurfa.2010.05.019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>German</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bertola</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Impact of shear-thinning and yield-stress drops on solid substrates</article-title>. <source>J Phys Condens Matter</source> (<year>2009</year>) <volume>21</volume>:<fpage>375111</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0953-8984/21/37/375111</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nigen</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Experimental investigation of the impact of an (apparent) yield-stress material</article-title>. <source>Atomization Sprays</source> (<year>2005</year>) <volume>15</volume>:<fpage>103</fpage>&#x2013;<lpage>18</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1615/atomizspr.v15.i1.60</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sa&#xef;di</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Martin</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Magnin</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Influence of yield stress on the fluid droplet impact control</article-title>. <source>J Non-Newtonian Fluid Mech</source> (<year>2010</year>) <volume>165</volume>:<fpage>596</fpage>&#x2013;<lpage>606</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jnnfm.2010.02.020</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Luu</surname>
<given-names>L-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Forterre</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Drop impact of yield-stress fluids</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2009</year>) <volume>632</volume>:<fpage>301</fpage>&#x2013;<lpage>27</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112009007198</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baek</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Numerical study of the parameters governing the impact dynamics of yield-stress fluid droplets on a solid surface</article-title>. <source>J Non-Newtonian Fluid Mech</source> (<year>2012</year>) <volume>173&#x2013;174</volume>:<fpage>62</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jnnfm.2012.02.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Burgess</surname>
<given-names>SL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilson</surname>
<given-names>SDR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spin&#x2010;coating of a viscoplastic material</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>1996</year>) <volume>8</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>2291</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.869016</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jenekhe</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schuldt</surname>
<given-names>SB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Flow and film thickness of Bingham plastic liquids on a rotating disk</article-title>. <source>Chem Eng Commun</source> (<year>1985</year>) <volume>33</volume>:<fpage>135</fpage>&#x2013;<lpage>47</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tabuteau</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baudez</surname>
<given-names>JC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chateau</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Flow of a yield stress fluid over a rotating surface</article-title>. <source>Rheol Acta</source> (<year>2007</year>) <volume>46</volume>:<fpage>341</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00986448508911165</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tsamopoulos</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>ME</given-names>
</name>
<name>
<surname>Borkar</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the spin coating of viscoplastic fluids</article-title>. <source>Rheol Acta</source> (<year>1996</year>) <volume>35</volume>:<fpage>597</fpage>&#x2013;<lpage>615</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00396510</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fermigier</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jenffer</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An experimental investigation of the dynamic contact angle in liquid&#x2013;liquid systems</article-title>. <source>J Colloid Interface Sci</source> (<year>1991</year>) <volume>146</volume>:<fpage>226</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0021-9797(91)90020-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>J-D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wada</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Edge profiles and dynamic contact angles of a spreading drop</article-title>. <source>J Colloid Interface Sci</source> (<year>1992</year>) <volume>148</volume>:<fpage>207</fpage>&#x2013;<lpage>22</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0021-9797(92)90129-a</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>KF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mei</surname>
<given-names>CC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Approximate equations for the slow spreading of a thin sheet of Bingham plastic fluid</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>1998</year>) <volume>2</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>30</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An improved MRT-LBM for Herschel-Bulkley fluids with high Reynolds number</article-title>, <source>Numer Heat Tr B-Fund</source> (<year>2017</year>) <volume>72</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10407790.2017.1409521</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fangau</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A modified LBM for non-Newtonian effect of cement paste flow in 3D printing</article-title>. <source>Rpj</source> (<year>2019</year>) <volume>25</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>22</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1108/rpj-06-2017-0124</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
<sec id="s19">
<title>Glossary</title>
<def-list>
<title>Nomenclature Symbols</title>
<def-item>
<term id="G3">
<italic>g</italic>
</term>
<def>
<p>Gravitational acceleration</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G5">
<italic>h</italic>
</term>
<def>
<p>The height of film thickness at position <italic>x</italic>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G7">
<italic>h</italic>
<sub>0</sub>
</term>
<def>
<p>The film thickness of yield surface</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G9">
<italic>k</italic>
</term>
<def>
<p>Viscosity coefficient</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G11">
<italic>n</italic>
</term>
<def>
<p>The power-law index</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G13">
<italic>p</italic>
</term>
<def>
<p>Pressure</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G15">
<italic>p</italic>
<sub>
<italic>G</italic>
</sub>
</term>
<def>
<p>Atmospheric pressure</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G17">
<italic>q</italic>
</term>
<def>
<p>Flow of fluids</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G19">
<italic>t</italic>
</term>
<def>
<p>Time</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G21">
<italic>u</italic>
</term>
<def>
<p>Velocity along the <italic>x</italic>-direction</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G23">
<italic>u</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub>
</term>
<def>
<p>Maximum velocity of <italic>u</italic>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G25">
<italic>U</italic>
</term>
<def>
<p>Frame moving velocity</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G27">
<italic>x</italic>/<italic>z</italic>
</term>
<def>
<p>Values at two directions in the Cartesian coordinate system</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G29">
<inline-formula id="inf5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Shear rate</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G31">
<italic>&#x3b8;</italic>
</term>
<def>
<p>Dynamic contact angle</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G33">
<italic>&#x3bb;</italic>
</term>
<def>
<p>Variable</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G35">
<italic>&#x3be;</italic>
</term>
<def>
<p>Variable, <italic>&#x3be;</italic> &#x3d; <italic>x</italic>-<italic>Ut</italic>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G37">
<italic>&#x3c1;</italic>
</term>
<def>
<p>Density</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G39">
<italic>&#x3c3;</italic>
</term>
<def>
<p>Surface tension</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G41">
<italic>&#x3c4;</italic>
</term>
<def>
<p>Stress</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G43">
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>0</sub>
</term>
<def>
<p>Initial yield stress</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G45">
<italic>&#x3c4;</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>
</term>
<def>
<p>Stress on the substrate</p>
</def>
</def-item>
</def-list>
</sec>
</back>
</article>
