陆天宏，周发贤，庄大伟，丁国良

（上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海200240）

引 言

泡沫金属作为传热材料，具有高热导率、比表面积大的特点[1-2]，可增加单位体积的换热面积从而达到强化传热的作用[3-4]，在单相对流换热[5-6]、冷凝除湿[7-10]、沸腾传热[11-13]和相变储能[14-16]等领域都有广阔的应用前景。在泡沫金属应用于冷凝换热的过程中，泡沫金属纤维上形成的液滴若不能及时脱落，会和空间相邻的金属纤维连接形成液桥，从而堵塞泡沫金属的孔隙，恶化换热器的换热性能[17-18]。避免在泡沫金属纤维间形成液桥的有效方法是确保纤维间距大于纤维液滴的最大直径。但是，增加纤维间距也会降低金属纤维的密度和传热面积，从而减弱对传热性能的强化作用。为了避免液滴在纤维间形成液桥，同时最小化金属纤维的间距以保证传热效率，这就需要一种可以预测金属纤维上液滴形状的描述方法。

已有关于纤维液滴形状的研究表明，纤维液滴的形状包括“桶状”和“蛤壳状”，液滴的形状取决于纤维的半径以及液滴体积[19-20]。对于桶状液滴，McHale 等[21]基于Young-Laplace 方程，推导了没有重力作用情况下液滴轮廓表面的数学表达式；Davoudi 等[22]提供了一种图像分析多项式拟合的方法来描述非对称桶状液滴的轮廓表面。李健等[23]提出了一种基于液滴轮廓割线的纤维接触角测量方案，可以将测量误差控制在±2.5°以内。对于蛤壳形液滴，由于重力作用下液滴呈非对称几何形状，因此无法获得Young-Laplace 方程的解析解[24]。……