单液滴介观润湿行为理论模型与动态特征

为从介观尺度考察液滴在固体基面的铺展特性，基于格子玻尔兹曼方法(LBM),在D2Q9物理模型中，通过离散速度和作用力，建立单个液滴动态润湿二维模型；利用上述理论模型，结合解析解，验证模型准确性，进一步引入无量纲参数Bond数，表征重力与表面张力相对大小对液滴润湿轮廓的影响，定量分析气-液界面参数和壁面属性对接触角和铺展系数的影响特征。研究结果表明：终态接触角和铺展系数由固体基面固有润湿属性和表面力决定；势能和表面能的相互转化是液滴实现动态润湿的关键，介观尺度下液滴特征半径不大于25时，液滴越大，终态接触角越小，铺展系数越大，一旦超出区间临界值，终态接触角和铺展系数将趋于定值；固体基面属性越大，则亲水性越强，终态接触角越小，液滴越容易铺展；气-液界面属性的绝对值越大，则表面张力越小，铺展系数越大，润湿效果越好。