声悬浮冰滴在光滑与织构化表面撞击的动力学：表面粗糙度、弹性与结构的影响
应用物理
2023-11-17 v1
摘要
通过声悬浮冰形成并随后释放到受控区域，本研究引入了除除冰与防冰之外的第三类抗冰系统：冰撞击。通过将已知表面粗糙度、硬度和结构特征的不锈钢 316（SS）、环氧树脂涂层（ER）和激光织构化（LT）表面各承受 40 次冰滴撞击，基于基本守恒定律的新分析框架考察了表面性质的影响及其对固-固界面撞击动力学的反作用。对于本研究经历的速度，撞击未影响表面性质；每次撞击后均保持一致。弹性是液滴行为的最显著因素：ER 表面在 78% 的撞击中表现出回弹（对运动表面重要）。表面粗糙度也起作用，尤其对有旋转运动的液滴，因较粗糙 LT 表面上有 66% 的撞击发生 immobilization（ immobilization 指静止化）。然而，该织构化表面的纳米结构导致液滴重定向垂直于表面方向性（对静止表面关键）。相比之下，其他表面回弹角无变化或无一致变化。弹性也影响动量保持，ER 表面平移恢复系数为 0.32，而两个不锈钢表面为 0.17。表面粗糙度是能量保持的主要方面：LT 表面平移-旋转能量传递系数为 0.07（较光滑表面为 0.23），导致总体能量保持系数为 0.09，而 SS 与 ER 表面平均分别为 0.28。
引用
@article{arxiv.2311.09898,
title = {Dynamics of Acoustically Levitated Ice Impacts on Smooth and Textured Surfaces: Effects of Surface Roughness, Elasticity, and Structure},
author = {Adam McElligott and André Guerra and Alexandre Brailovski and Shashini Rathnayaka and Xiaodan Zhu and Alexia Denoncourt and Alejandro D. Rey and Anne-Marie Kietzig and Phillip Servio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.09898},
year = {2023}
}