减压环境下撞击液滴在加热基底上的沸腾机制

我们实验研究了在 $P = 0.13$ bar 至大气压的压力范围内，撞击加热光滑蓝宝石基底的乙醇液滴的沸腾行为。我们采用受抑全内反射（FTIR）成像技术研究液滴与基底接触的润湿动力学。铺展中的液滴可以处于完全接触状态（接触沸腾）、部分接触状态（过渡沸腾），或完全悬浮状态（Leidenfrost 沸腾）。我们表明，接触沸腾与过渡沸腾之间边界的温度对撞击速度的依赖性至多很弱，但随环境气体压力降低而显著下降。在所有压力下，该边界温度与静态 Leidenfrost 温度之间存在显著的一致性。因此我们得出结论，这两种现象具有相同的机制，且均由发生在接触线处的动力学主导。另一方面，过渡沸腾与 Leidenfrost 沸腾之间的边界，即动态 Leidenfrost 温度，在所有环境气体压力下均随撞击速度的增加而升高。此外，在 $P = 0.13$ 至 $P = 0.54$ bar 的压力范围内，动态 Leidenfrost 温度趋于一致，而在大气压下动态 Leidenfrost 温度略有升高。这表明，动态 Leidenfrost 温度对由液体较低饱和温度引起的蒸发增强至多仅有微弱的依赖性。