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超疏水球进入深池的入口与渗透

流体动力学 2025-09-05 v1

摘要

本研究通过实验考察了超疏水球进入静止深池中的入口与渗透过程,特别关注空气腔在其尾部形成的一次和二次切口。本研究的两个新颖之处:其一,实验在较宽的无量纲球密度范围内进行,轻质球因其空气腔呈现出终端上升轨迹,重质球则呈现终端下降轨迹。第二个新颖结果是,一次和二次切口时间与入冲击时的 Froude 数以及无量纲密度之间存在强相关性。一种半经验性相关式可良好预测一次切口后空气腔体积,实验测得的数据在所有无量纲密度下均表现良好。一种标量力平衡模型预测在切口后的浮力会出现显著下降,这也体现在测得的减速度的突变变化中。我们使用两个正交布置的高速相机捕捉球在池内的时间分辨轨迹。与超疏水球的轨迹进行了比较,参考了前一研究中测得的亲水球的轨迹。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.03928,
  title  = {Entry and penetration of a superhydrophobic sphere into a deep pool},
  author = {Prasanna Kumar Billa and Cameron Tropea and Pallab Sinha Mahapatra},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.03928},
  year   = {2025}
}

备注

38 pages, 19 Figures, 1 Table