球体朝向各向异性超疏水平面运动时所受阻力

我们从理论上分析了被挤压在亲水球体与含有被困气泡的带纹理超疏水平面之间的液膜的高速排水过程。超疏水壁面由参数 L（纹理特征长度）、b_1 和 b_2（固体和气体区域的局部滑移长度）以及 φ_1 和 φ_2（固体和气体区域的面积分数）来表征。该平面的流体动力学性质完全通过有效滑移长度张量来表达，其本征值依赖于纹理参数和 H（局部间距）。预计有效滑移效应会使阻力相较于两个亲水表面预期的阻力减小，并可用 Taylor 方程描述。额外长度尺度 L、b_1 和 b_2 的存在意味着，与球体朝向亲水平面运动的情况相比，液膜排水过程可能丰富得多。对于较大（相对于 L）的间隙，阻力减小幅度很小，且对于所有纹理，阻力均类似于球体朝向一个从超疏水壁面向下平移的光滑亲水平面运动时的预期值。该平移量等于滑移长度张量本征值的平均值。通过分析条纹状超疏水表面，我们随后计算了任意间隙下对 Taylor 方程的修正。我们表明，在更薄的间隙处，阻力减小变得更加显著，且强烈依赖于气体区域的面积分数和局部滑移长度。对于小间距，我们推导出一个精确方程，将有效滑移的修正与纹理参数联系起来。我们的分析为解释近期在超疏水表面存在下的力测量提供了一个框架。