过冷水滴集体的级联冻结
软凝聚态物质
2019-01-23 v1 流体动力学
摘要
表面结冰影响技术中众多过程的安全性和性能。以往研究主要关注单个液滴的冻结。尽管在实际中水滴从不孤立出现而是成群存在，但多个液滴在冻结过程中的相互作用，尤其是在纳米纹理疏冰表面上的研究较少。本文表明，过冷水滴的冻结会导致自发自热并引发强烈汽化。由此产生的快速传播的蒸汽前锋在到达邻近过冷水滴时立即引发级联冻结。我们提出的解释是：当蒸汽接近冷的邻近液滴时，可能导致局部过饱和并形成空气中的微小冰晶，这些冰晶充当冻结成核位点。该机制的依次触发和传播导致整个液滴群快速冻结，从而在纳米纹理表面上形成冰覆盖。尽管级联冻结是在低压环境中观察到的，但它引入了一种意想不到的冻结传播途径，可能对合理设计的疏冰表面的性能至关重要。
引用
@article{arxiv.1901.07322,
title = {Cascade Freezing of Supercooled Water Droplet Collectives},
author = {Gustav Graeber and Valentin Dolder and Thomas M. Schutzius and Dimos Poulikakos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.07322},
year = {2019}
}