液滴偏心撞击超疏水圆柱表面的实验研究

作     者：李成 钱丽娟 周宗伟 朱晨琳 

作者机构：中国计量大学机电工程学院 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2025年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(12372252) 国家自然科学基金(12472257)资助项目 

主　　题：超疏水表面 液滴 圆柱表面 偏心碰撞 抗偏心因子 

摘      要：通过调节液滴的碰撞速度和碰撞角度等参数，可以精确调控液滴在表面的动力学行为，包括液体在圆柱表面的均匀涂覆、附着时间等，这一研究在涂层、防污、防冰等领域具有重要的理论价值和应用意义。采用实验方法探究了液滴偏心撞击不同直径超疏水圆柱表面的动力学过程。引入偏心距与圆柱直径的比值：抗偏心因子。探究了液滴偏心撞击圆柱表面的湿润角度、轴向铺展长度以及接触时间。实验结果表明，偏心撞击会改变液滴的润湿模式，随着抗偏心因子的增加，液滴从不对称包裹逐渐过渡到单侧包裹。最大湿润角度随抗偏心因子和圆柱直径的增加而减小，推导出了包裹模式转变的临界抗偏心因子。液滴的轴向铺展长度主要受抗偏心因子和We的影响，随We的增加而增大，随抗偏心因子的增加而减小。偏心撞击显著缩短了液滴的接触时间，We和抗偏心因子的增加均会降低无量纲接触时间。当圆柱直径达到液滴直径的3倍及以上时，会发生类似液滴撞击倾斜平面的滑移现象，滑移距离随We的增加而增大，抗偏心因子的增加会导致液滴右移点滑移距离减小，左移点滑移距离增加。