中性润湿平板上液膜的惯性收缩

液滴撞击平板的动力学机理研究具有重要的理论与工程价值,对该过程中液滴的形貌变化及主要影响因素的研究是科学技术界关注的重点之一.液滴在高速撞击平板达到最大铺展半径以后发生毛细-惯性收缩,收缩速率满足类Taylor-Culick公式.结合实验与有限元方法,对平板上铺展液滴的收缩过程进行了研究.结果表明,在中性润湿(接触角约为90°)平板上液滴/液膜的收缩在经历上述收缩过程以后,会有一个慢匀速收缩过程,速度约为第一阶段收缩速度的1/10.对后一阶段的撞击参数影响测试显示,该收缩过程主要与液体密度、液膜初始形状有关;而与液体黏性、壁面润湿条件等无关——其仍然是一种毛细-惯性机制主导的液面演化行为,类似于液体射流的Rayleigh-Plateau失稳.尽管黏性效应对于液滴撞击的铺展行为有明显影响,但上述结论在10倍黏性的液体测试中仍然成立.本研究可以为液滴反弹机理研究和相关工艺控制提供参考.

基于MD模拟的不同大小液滴合并弹跳的研究

超疏水表面上,相等半径液滴的合并弹跳速度遵循惯性-毛细标度定律,已经被广泛证实,但自然界中不等半径液滴合并更为普遍,其是否满足该定律却未进行过研究。本文根据不等半径液滴的合并过程进行了理论建模,并利用分子动力学方法,模拟了不同半径比的液滴合并,证明不等半径液滴的合并在一定半径比的范围内弹跳速度仍遵循惯性-毛细速度标度定律,发展了更具普适性的理论模型描述不等半径液滴的合并,同时得出了液滴合并弹跳的临界半径比。