动态接触角对微米液滴冲击效果深度解析

本文主要探讨了"动态接触角对微米液滴冲击平板的影响"这一主题，发表于2013年的《清华大学学报（自然科学版）》第53卷第3期。研究者张震、欧阳小龙和姜培学利用VOF（体积分数）模型，对喷雾冷却过程中单个微米量级液滴冲击未加热平板的流动行为进行了深入模拟。他们比较了四种处理动态接触角的方法，即静态接触角、实验动态接触角、Kistler模型和Blake模型，以理解不同角度对液滴铺展的影响。 核心发现表明，采用Blake模型进行模拟的结果与已有的实验数据最为吻合，这强调了模型在实际应用中的准确性。值得注意的是，模拟中直接基于铺展速度计算的动态接触角并不等同于实际观察到的视在接触角，这反映了理论与实际之间的微妙差异。液滴在冲击过程中，其运动受到惯性力、粘性力和表面张力的共同作用，其中We数（质量加速度与重力加速度之比）的大小直接影响铺展直径的变化。We数越大，惯性力的作用越显著，液滴的最大铺展和回弹过程持续时间更长。 研究还揭示了液滴尺寸对力的作用模式的影响：对于微米量级的液滴，虽然反弹相对不剧烈，与毫米量级液滴相比，它们的铺展特性明显不同。粘性力对小液滴的影响更为明显，而大液滴则更受表面张力的控制。这些发现对于优化喷雾冷却技术，特别是对于微尺度液滴行为的理解，具有重要的实践意义。 关键词包括液滴冲击、动态接触角以及Blake模型，该研究的中图分类号为TK124，文献标志码为A，文章编号为1000-0054(2013)03•035808。这项工作通过数值模拟为微米液滴在冷却过程中的行为提供了深入的物理理解，为相关领域的设计和优化提供了科学依据。