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微粗糙结构表面液滴浸润特性的多体耗散粒子动力学研究

王宇翔 陈硕

微粗糙结构表面液滴浸润特性的多体耗散粒子动力学研究

王宇翔, 陈硕
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  • 超疏水表面因其优异的自洁作用一直是表面科学领域关注的重点.本文使用多体耗散粒子动力学(many-body dissipative particle dynamics, MDPD)方法模拟研究了不同粗糙结构下液滴的浸润特性, 并与Cassie-Baxter理论进行了对比. 研究使用了一种具有长吸短斥作用的流固作用函数来获得不同的液滴浸润性, 并利用一种简洁的数值方法来测量接触角. 模拟结果表明本研究方法能够稳定地捕捉到液滴在粗糙表面的静态和动态特性. 模拟了粗糙结构对三相接触线运动的黏滞作用, 与物理实验结果相符合, 表明Cassie-Baxter理论在实际应用中尚存在一定局限性. 研究分析了在动态铺展过程中的能量转化关系, 并指出在低值表面容易引起液滴反弹.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51276130, 10872152)和教育部高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20120072110037)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-22
  • 修回日期:  2014-09-01
  • 刊出日期:  2015-03-05

微粗糙结构表面液滴浸润特性的多体耗散粒子动力学研究

  • 1. 同济大学航空航天与力学学院, 上海 200092
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51276130, 10872152)和教育部高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20120072110037)资助的课题.

摘要: 超疏水表面因其优异的自洁作用一直是表面科学领域关注的重点.本文使用多体耗散粒子动力学(many-body dissipative particle dynamics, MDPD)方法模拟研究了不同粗糙结构下液滴的浸润特性, 并与Cassie-Baxter理论进行了对比. 研究使用了一种具有长吸短斥作用的流固作用函数来获得不同的液滴浸润性, 并利用一种简洁的数值方法来测量接触角. 模拟结果表明本研究方法能够稳定地捕捉到液滴在粗糙表面的静态和动态特性. 模拟了粗糙结构对三相接触线运动的黏滞作用, 与物理实验结果相符合, 表明Cassie-Baxter理论在实际应用中尚存在一定局限性. 研究分析了在动态铺展过程中的能量转化关系, 并指出在低值表面容易引起液滴反弹.

English Abstract

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