微观结构尺度对液滴润湿状态的影响

发布时间：2021-03-03 20:02

　　在分析表面微观特征对液滴润湿状态的影响时,尺度效应是无法绕过的前提条件和分析基础。本文以矩形微结构表面液滴为研究对象,通过数值模拟,得到了给定微结构表面液滴在不同液滴半径与矩形微结构宽度比例下的润湿状态。此外,本文还模拟得到了液滴完全浸润矩形微结构的临界接触角及其相对于微结构尺寸的变化规律。结果表明,液滴半径与微结构宽度比越小,液滴下气液界面开始浸润微结构时的临界接触角越大,无重力条件下表面液滴下气液界面的稳定性越差。若重力不可忽略,则液滴半径与微结构宽度比越大,重力的影响越大,表面液滴下气液界面的稳定性越差。 

【文章来源】：工程热物理学报. 2019,40(11)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

物理模型尺寸及网格划分情况洋位:~)

接触角示意图

２６３４??工程热物理学报??４０卷??生由Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ状态到Ｗｅｎｚｅｌ状态的润湿转变，??此时液滴下气液界面的稳定性非常好。??对于液滴下气液界面完全浸润微结构时的临界??接触角０ＣＴＩ，模拟发现，当丑／ａ为５．６时，在无??重力条件下无论表面微结构宽度如何变化，０ＣＴＩ始??终为定值；而重力条件下随着表面微结构宽度和邦??德数Ｓｏ的增大，６？ＣＴ１的数值随之增大。当ａ为??０．０５?ｍｍ，由于丑〇（０．０１１〗远小于１，此时重力的影??响几乎可以忽略，考虑重力和不考虑重力时的０ＣＴＩ??在数值上非常接近；当ａ为〇．１（加＝０．０４４）或０．２５??ｍｍ（Ｂｏ＝０．２７２）时，Ｂｏ数小于１，考虑重力和不考虑??重力时０ｃｍ在数值上的偏差随着微结构宽度和邦德??数的增加逐渐加大；当ａ为０．５?ｍｍ（Ｚ？ｏ＝１．０８９）时，??此时重力与表面张力的影响程度已基本相同，考虑??重力和不考虑重力时的０ＣＴ１在数值上的偏差已相对??较大；当ａ为０．７５?ｍｍ（Ｂｏ＝２．４５）时，重力的影响占??主要地位，６＊ｃｔｉ高达１（）９°，由此可推断出，在微结??构宽度大于０．７５?ｎｉｍ且本征接触角小于１０９°的普??通疏水表面上，液滴通常呈Ｗｅｎｚｅｌ状态。故对于微??米级的微结构表面，微观结构尺度对液滴润湿状态??的影响主要体现为重力对液滴润湿状态的影响，该??影响程度随液滴半径和邦德数的增大而增大。??０．１??０．２??０．３?０．４?０．５??ａ！?ｍｍ??０．６?０．７??＋１：?Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ状态一＞Ｗｃｎｚｅｊ＾＾＾＾＾＾??翁４１?Ａ??（ａ）?１?ｍｓ??（ｂ）?５０?

【参考文献】：
期刊论文
[1]高聚合物膜蒸发器冷凝表面液滴润湿状态研究[J]. 朱毅,吴晓敏,褚福强.  工程热物理学报. 2016(11)
[2]现代力学——在一九七八年全国力学规划会议上的发言[J]. 钱学森.  力学与实践. 1979(01)



本文编号：3061849