疏水表面上近接熔化中的限制与 meniscus 效应

我们研究了在气体囊 trapped 疏水表面上进行近接熔化 (CCM) 的动力学，具体关注几何限制和液-气 meniscus 对薄膜下方的影响。通过采用双序列法和 perturbation 方法，我们获得了有效滑移长度的数值解，这些解对应于速度 $\lambda$ 和温度 $\lambda_t$ 场，覆盖各种纵横比 $\Lambda$（定义为薄膜厚度 $h$ 与结构周期长度 $l$ 的比值）和气液比例 $\phi$ 的取值。对于 $\Lambda\ll 1$ 和 $\Lambda \gg 1$ 的情形，推导了 $\lambda$ 和 $\lambda_t$ 的渐近解，并总结于不同表面结构、界面形状和 $\Lambda$ 下，这揭示了 $\lambda$ 随 $\Lambda \ll 1$ 的不同趋势以及 meniscus 的存在。在常压 CCM 条件下，我们的结果表明，纵向沟槽表面始终降低了热传递。然而，在 $\Lambda \lessapprox 0.1$ 且 $\phi < 1 - 0.5^{2/3} \approx 0.37$ 的条件下，横向沟槽可通过限制和 meniscus 效应增强热传递。对于重力驱动的 CCM，参数 $l$ 和 $\phi$ 决定熔化速率是增强、降低还是几乎不受影响。我们构建了一个基于参数矩阵 $(\log_{10} l, \phi)$ 的相图，描绘了这三个 regime。最后，我们推导出两个渐近解，用于预测未熔化固体高度随时间的变化。