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接触面温度对表面液滴蒸发过程的影响

2012-10-30金哲岩

同济大学学报(自然科学版) 2012年3期
关键词:实验

金哲岩,胡 晖

(1.同济大学 航空航天与力学学院,上海 200092;2.爱荷华州立大学 航空工程系,美国 埃姆斯 50011)

目前,液滴广泛应用在DNA分子显像、自净吸附材料及喷墨打印等微流体领域.然而在与液滴微纳米尺度相关的诸多现象上,如马兰格尼效应、蒸发过程、液滴与固体表面的接触角等方面的研究并不充分.液滴内部的液体流动对整体输运起着重要的作用,研究者们对此已达成共识并进行着大量研究.

在马兰戈尼效应方面,Savino和 Nota等人[1-2]采用实验和数值模拟的方法,研究了马兰戈尼效果和浮力对悬挂液滴的影响,对悬挂着液滴的实验板的温度突然增加或降低以研究瞬时的加热和冷却过程.他们对不同黏性硅油的研究表明,马兰戈尼效果对液滴内的速度和温度分布影响较大.Ristenpart[3]通过理论和实验的方式,研究了马兰戈尼热流动并建立了一套标准来界定它的影响,并发现回流的方向取决于接触角与平板和液体热传导系数的比率两个因素.

在液滴蒸发方面,Zhang和Yang[4]观察了不同液滴蒸发时的界面特征,并分之为三大种类:蒸发时,液滴界面保持平稳呈圆形的,为稳定型(如环己烷、四氯化碳);蒸发时产生巨大波动并且界面呈现锯齿状的,为不稳定型(如甲醇、酒精);而介于两者中间的是次稳定型(如乙酸乙酯、二氯甲烷).他们进一步指出,拥有较大马兰戈尼数和介电常数的液滴更容易导致不稳定型蒸发.Hegseth等人[5]对室温下悬挂的甲醇液滴的自然对流……

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