| 董健* **,赵逸平*,胡光辉*,李志鑫*,陆泗光*,胡建良*.超疏水表面上PW-Cassie冷凝液滴轮廓与合并弹跳研究[J].高技术通讯(中文),2022,32(10):1058~1066 |
| 超疏水表面上PW-Cassie冷凝液滴轮廓与合并弹跳研究 |
| Droplet profile and merging bounce of PW-Cassie condensation on superhydrophobic surfaces |
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| DOI：10.3772/j.issn.1002-0470.2022.10.007 |
| 中文关键词: 液滴形状； 超疏水表面； 部分润湿Cassie（PW-Cassie）； 能量最小原理 |
| 英文关键词: droplet shape, superhydrophobic surfaces, partially wetted Cassie (PW-Cassie), principle of minimum energy |
| 基金项目: |
| 作者 | 单位 | | 董健* ** | （* 浙江工业大学机械工程学院杭州 310023）
（**传感技术国家重点实验室上海 200050） | | 赵逸平* | （* 浙江工业大学机械工程学院杭州 310023）
（**传感技术国家重点实验室上海 200050） | | 胡光辉* | （* 浙江工业大学机械工程学院杭州 310023）
（**传感技术国家重点实验室上海 200050） | | 李志鑫* | （* 浙江工业大学机械工程学院杭州 310023）
（**传感技术国家重点实验室上海 200050） | | 陆泗光* | （* 浙江工业大学机械工程学院杭州 310023）
（**传感技术国家重点实验室上海 200050） | | 胡建良* | （* 浙江工业大学机械工程学院杭州 310023）
（**传感技术国家重点实验室上海 200050） |
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| 中文摘要: |
| 为了更好地理解部分润湿Cassie（PW-Cassie）冷凝液滴的传热机理，本文研究单个PW-Cassie液滴在超疏水表面上的轮廓。基于能量最小原理，通过非线性优化算法将液滴轮廓进行可视化，并研究PW-Cassie液滴在超疏水表面的合并弹跳。结果表明，超疏水表面上的PW-Cassie液滴形状并不是球帽形，而是球帽和倒圆锥台的组合。本文提出的PW-Cassie液滴剖面的三参数（接触圆半径、接触角和臂长）解析模型，与数值模拟的结果吻合较好。使用这个解析模型，可以从液滴的演化过程中截取显微镜图像来估计PW-Cassie液滴的体积和接触角。该研究为PW-Cassie冷凝液滴在超疏水表面的形态提供新的认识，并为进一步准确研究PW-Cassie冷凝液滴的传热机理提供基础。 |
| 英文摘要: |
| To explore the heat transfer mechanism of partially wetted Cassie (PW-Cassie) condensed droplets, the profile of a single PW-Cassie droplet on a superhydrophobic surface is investigated. The droplet profile is visualized based on the principle of energy minimum and nonlinear optimization algorithm. The coalescencing and jumping of PW-Cassie droplets on superhydrophobic surfaces is studied. The results show that the shape of the PW-Cassie droplet on the superhydrophobic surface is not a spherical cap shape, but a combination of spherical cap and inverted conical frustum. The three-parameter (contact circle radius, contact angle, and arm length) analytical model of the PW-Cassie droplet profile proposed in this study is basically consistent with the numerical simulation results. Besides, the volume and contact angle of PW-Cassie droplets can be estimated from the captured microscope image during the droplet evolution period. This study provides a new understanding of the morphology of PW-Cassie condensate droplets on superhydrophobic surfaces, and a research base for further study of the heat transfer mechanism of PW-Cassie condensate droplets. |
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