接触角滞后可调制牛顿流体爬杆效应

本研究通过实验与数值方法，考察了液-液-固界面（LLS）处接触角滞后对两种不混溶牛顿液体爬杆效应的作用。实验揭示，LLS界面处的最终稳态接触角 $\theta_{w}$ 随杆旋转速度 $\omega$ 变化。对于本体系，当杆由静止状态变为以 3.3 Hz 旋转时，$\theta_{w}$ 从约 69$^{\circ}$ 变化到约 83$^{\circ}$。随着 $\omega$ 进一步增大，$\theta_{w}$ 超过 90$^{\circ}$，无法在实验中观测到。由模拟推断，对于 $\omega>$ 5 Hz，$\theta_{w}$ 的输入值饱和并达到约 120$^{\circ}$ 的常值。通过数值模拟，我们证明为正确预测牛顿流体爬杆效应必须考虑此接触角滞后。在边界条件中使用适当的接触角数值后，实验与模拟在以下方面取得了优异的定量吻合：爬升高度、爬升起始的临界杆旋转速度，以及液-液界面的形状。这解决了现有文献中因对所有杆旋转速度使用恒定接触角数值而导致的实验与模拟之间的差异。