王宇，潘振海

（上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240）

附着在固体基底上的液滴蒸发是自然界中常见的物理现象，具有广泛应用，如喷墨打印[1-2]、相变制冷[3]、自组装表面涂层[4]、微型传感器[5]、微流控制[6-8]、农药喷洒[9]和海水淡化[10-11]等。以上应用的实现，需要准确预测液滴的蒸发特性，理解并掌握液滴内外的微观传热传质机理。

国内外诸多学者对附着液滴的蒸发展开研究，Picknett 和Bexon[12]确定了两种典型的液滴蒸发模式，即CCR（constant contact radius）模式和CCA（constant contact angle）模式，前者的三相接触线在蒸发过程中保持固着，而后者则保持接触角不变。Wang 等[13]对完全润湿和部分润湿表面上液滴的铺展行为进行了探究。Hu和Larson[14]基于求解液滴上方空气中的蒸气扩散方程，获得沿气液界面的局部蒸发通量分布，指出液滴边缘处蒸发最强。Popov[15]提出一种基于蒸气扩散模型的解析解，并推导出总蒸发率以及局部蒸发通量。该模型常被用来预测不同接触角下液滴的蒸发特性[16-17]，并在特定工况下取得了较好的准确性。

除了蒸气扩散，由于蒸发过程需吸收相变潜热，气液界面会被冷却。该冷却作用会降低液滴表面温度并进而降低气液界面上的饱和蒸气压力，从而抑制蒸发。David 等[18]通过实验证明气液界面的冷却对蒸发有明显的抑制作用，尤其当蒸发发生在低热导率的基底上。Dash和Garimella[19]通过实验的方法探究了疏水和超疏水表面上的液滴蒸发，结果显示蒸气扩散模型在常温下对超疏水表面上液滴的蒸发率即有25%的高估。Pan 等[20]揭示了非润湿表面上蒸发受到抑制的物理机理，当接触角增大时，液滴高度的增加以及接触面积的减小使得基底与气液界面间的热阻增大，基底与气液界面间的温差随之增大，蒸发冷却效应对液滴蒸发的抑制增强。……