在分析表面微觀特征對液滴潤濕狀態(tài)的影響時,尺度效應是無法繞過的前提條件和分析基礎。本文以矩形微結(jié)構(gòu)表面液滴為研究對象,通過數(shù)值模擬,得到了給定微結(jié)構(gòu)表面液滴在不同液滴半徑與矩形微結(jié)構(gòu)寬度比例下的潤濕狀態(tài)。此外,本文還模擬得到了液滴完全浸潤矩形微結(jié)構(gòu)的臨界接觸角及其相對于微結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。結(jié)果表明,液滴半徑與微結(jié)構(gòu)寬度比越小,液滴下氣液界面開始浸潤微結(jié)構(gòu)時的臨界接觸角越大,無重力條件下表面液滴下氣液界面的穩(wěn)定性越差。若重力不可忽略,則液滴半徑與微結(jié)構(gòu)寬度比越大,重力的影響越大,表面液滴下氣液界面的穩(wěn)定性越差。 

【文章來源】：工程熱物理學報. 2019,40(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

物理模型尺寸及網(wǎng)格劃分情況洋位:~)

接觸角示意圖

２６３４??工程熱物理學報??４０卷??生由Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ狀態(tài)到Ｗｅｎｚｅｌ狀態(tài)的潤濕轉(zhuǎn)變，??此時液滴下氣液界面的穩(wěn)定性非常好。??對于液滴下氣液界面完全浸潤微結(jié)構(gòu)時的臨界??接觸角０ＣＴＩ，模擬發(fā)現(xiàn)，當丑／ａ為５．６時，在無??重力條件下無論表面微結(jié)構(gòu)寬度如何變化，０ＣＴＩ始??終為定值；而重力條件下隨著表面微結(jié)構(gòu)寬度和邦??德數(shù)Ｓｏ的增大，６？ＣＴ１的數(shù)值隨之增大。當ａ為??０．０５?ｍｍ，由于丑〇（０．０１１〗遠小于１，此時重力的影??響幾乎可以忽略，考慮重力和不考慮重力時的０ＣＴＩ??在數(shù)值上非常接近；當ａ為〇．１（加＝０．０４４）或０．２５??ｍｍ（Ｂｏ＝０．２７２）時，Ｂｏ數(shù)小于１，考慮重力和不考慮??重力時０ｃｍ在數(shù)值上的偏差隨著微結(jié)構(gòu)寬度和邦德??數(shù)的增加逐漸加大；當ａ為０．５?ｍｍ（Ｚ？ｏ＝１．０８９）時，??此時重力與表面張力的影響程度已基本相同，考慮??重力和不考慮重力時的０ＣＴ１在數(shù)值上的偏差已相對??較大；當ａ為０．７５?ｍｍ（Ｂｏ＝２．４５）時，重力的影響占??主要地位，６＊ｃｔｉ高達１（）９°，由此可推斷出，在微結(jié)??構(gòu)寬度大于０．７５?ｎｉｍ且本征接觸角小于１０９°的普??通疏水表面上，液滴通常呈Ｗｅｎｚｅｌ狀態(tài)。故對于微??米級的微結(jié)構(gòu)表面，微觀結(jié)構(gòu)尺度對液滴潤濕狀態(tài)??的影響主要體現(xiàn)為重力對液滴潤濕狀態(tài)的影響，該??影響程度隨液滴半徑和邦德數(shù)的增大而增大。??０．１??０．２??０．３?０．４?０．５??ａ！?ｍｍ??０．６?０．７??＋１：?Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ狀態(tài)一＞Ｗｃｎｚｅｊ＾＾＾＾＾＾??翁４１?Ａ??（ａ）?１?ｍｓ??（ｂ）?５０?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高聚合物膜蒸發(fā)器冷凝表面液滴潤濕狀態(tài)研究[J]. 朱毅,吳曉敏,褚福強.  工程熱物理學報. 2016(11)
[2]現(xiàn)代力學——在一九七八年全國力學規(guī)劃會議上的發(fā)言[J]. 錢學森.  力學與實踐. 1979(01)



本文編號：3061849