格子Boltzmann模拟液滴在固体表面的均匀蒸发过程

"液滴在固体平表面上均匀蒸发过程的格子Boltzmann模拟 (2014年)，自然科学论文，研究液滴蒸发机理，重力影响，多相流模拟" 本文是一篇2014年的自然科学论文，研究主题是液滴在固体平面上的均匀蒸发过程，采用了格子Boltzmann方法（LBM）进行数值模拟。液滴蒸发是一个复杂的现象，涉及到多相流、界面动力学和热传递等多个物理过程。LBM作为一种数值计算方法，因其在处理边界条件和复杂传递过程上的优势，常被用于模拟流体流动和传热问题。 作者通过LBM模拟揭示了不同静态接触角下，液滴在蒸发过程中重力对其形状变化的影响规律。研究发现，随着液滴尺度的减小，重力的作用逐渐减弱，并存在一个临界尺寸，当液滴尺寸小于这个临界值时，重力对蒸发过程的影响可忽略不计。这一发现对于理解和控制微纳米尺度下的液滴蒸发行为具有重要意义，因为在这个尺度上，重力通常被认为是可以忽略的因素。 论文中，作者定量确定了这个临界液滴尺寸，并分析了蒸发过程中关键时刻液滴内部的流场分布，以深入理解重力对蒸发过程的具体影响。这些分析有助于解释和预测液滴蒸发时的形状演变，以及在无重力或微重力环境中的行为。 此外，文章还提及了液滴蒸发在多个领域的应用，如颗粒合成、DNA阵列排列和疾病检测，强调了这一研究的实用价值。尽管之前的研究主要关注小于毛细长度的尺度，但这篇论文扩展了我们对重力在液滴蒸发中作用的理解，特别是在微小尺度下的行为。 液滴蒸发的模拟模型包括染色模型、拟势模型、自由能模型和平均场模型等，这些模型为液滴蒸发的理论研究提供了基础。通过对比和选择合适的模型，可以更准确地模拟实际的物理过程，从而推动相关技术的发展和应用。 该论文通过格子Boltzmann方法对液滴在固体表面的蒸发进行了深入研究，揭示了重力在不同尺度下的影响，并提供了对微小尺度液滴蒸发行为的洞察，这对于微纳技术和生物医学等领域具有重要的科学和工程意义。