单液滴介观润湿行为理论模型与动态特征 |
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作者姓名: | 黄敏华 王海桥 郝小礼 刘东 赵彧 陈世强 |
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作者单位: | 1. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院;2. 湖南科技大学土木工程学院;3. 广西交通投资集团有限公司;4. 中交隧道工程局有限公司 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助(51774134);;湖南省自然科学基金资助(2022JJ30251);;交通运输部交通运输行业重点科技项目(2021-MS5-126); |
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摘 要: | 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。
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关 键 词: | 液滴 介观尺度 润湿行为 理论模型 动态特征 接触角 铺展系数 界面力 |
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