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固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析

焦云龙 刘小君 逄明华 刘焜

固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析

焦云龙, 刘小君, 逄明华, 刘焜
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  • 液滴在固体表面上的铺展行为与润湿特性对许多工业生产过程的研究具有重要意义. 根据液滴在光滑表面上的受力情况, 建立了液滴平壁铺展的动力学模型. 应用润滑近似方法和二维Navier-Stokes方程, 建立了液滴沿理想表面铺展的动量和连续性方程. 根据建立的方程, 应用数值解法求解并详细分析了液滴在铺展过程中膜厚、接触线铺展半径以及铺展速度随时间的变化关系. 研究结果表明: 液滴的铺展过程可分为扩展和收缩两个阶段, 铺展过程伴随着表面能、动能以及各种势能的相互转化, 液滴最终的铺展半径大小由固体基面固有的润湿特性所决定; 液滴在铺展过程中出现的坍塌效应与弯曲液面处的Laplace压力差有关; 铺展半径随时间变化的标定律近似满足1/7次方标度律.
      通信作者: 刘焜, liukun@hfut.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51375132)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20120111110026)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-28
  • 修回日期:  2015-08-25
  • 刊出日期:  2016-01-05

固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析

  • 1. 合肥工业大学摩擦学研究所, 合肥 230009
  • 通信作者: 刘焜, liukun@hfut.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51375132)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20120111110026)资助的课题.

摘要: 液滴在固体表面上的铺展行为与润湿特性对许多工业生产过程的研究具有重要意义. 根据液滴在光滑表面上的受力情况, 建立了液滴平壁铺展的动力学模型. 应用润滑近似方法和二维Navier-Stokes方程, 建立了液滴沿理想表面铺展的动量和连续性方程. 根据建立的方程, 应用数值解法求解并详细分析了液滴在铺展过程中膜厚、接触线铺展半径以及铺展速度随时间的变化关系. 研究结果表明: 液滴的铺展过程可分为扩展和收缩两个阶段, 铺展过程伴随着表面能、动能以及各种势能的相互转化, 液滴最终的铺展半径大小由固体基面固有的润湿特性所决定; 液滴在铺展过程中出现的坍塌效应与弯曲液面处的Laplace压力差有关; 铺展半径随时间变化的标定律近似满足1/7次方标度律.

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