V 形纤维尖角处的液滴

液滴-纤维相互作用中的一个基本问题是：纤维能够保留的最大液滴体积是多少？虽然该问题已针对水平纤维和尖端 $\Lambda$ 形弯曲纤维进行研究，但对于 V 形弯曲纤维的研究仍较少，尽管 V 形纤维在 fog 收集等工程应用中显示出优势。本文研究了 V 形纤维保留液滴抗重力能力。基于自由能分析，本文开发了一个预测 V 形纤维上最大液滴体积的解析模型，并与来自五种液体-纤维组合的实验数据进行验证。最大液滴体积随 $\alpha$ 的依赖可合理地由函数 $\cos\beta/\cos(\beta-\alpha/2)$ 描述，其中 $\beta$ 表示液滴的偏轴角。随着 $\alpha$ 从 $0^\circ$ 增加到 $180^\circ$，最大液滴体积稍微减小，然后在 $\alpha \approx 40^\circ$-$100^\circ$ 附近进入宽广的过渡区域，随后在更大的 $\alpha$ 时增加。