蒸发固着液滴：溶质马兰戈尼效应压倒热马兰戈尼流
流体动力学
2025-06-25 v2
摘要
当蒸发的水滴沉积在导热基底上时，由于蒸发冷却，最低温度将出现在顶点。因此，液滴内部和液滴-气体界面处会出现密度和表面张力梯度，分别产生从顶点指向接触线（热浮力驱动流）和相反方向（热马兰戈尼流）的竞争流动。在直径小于毛细长度的微小液滴中，热马兰戈尼效应预计将主导热浮力（“热瑞利”）效应。然而，与这些理论预测相反，我们的实验主要显示出从顶点指向接触线的主导环流，表明热瑞利对流占主导地位。此外，我们的实验经常显示出持续数分钟的意外不对称流动。我们假设，水/空气界面实验中常见的微量污染物充当表面活性剂，抵消了界面处的热表面张力梯度，从而促进了瑞利对流的主导地位。我们的有限元数值模拟表明，在我们指定的实验条件下，由表面活性剂引起的静态表面张力仅降低 0.5%，就会导致流动方向与无污染物时的理论预测相反。此外，我们研究了轴对称解的线性稳定性，揭示了表面活性剂的存在也会影响流动的轴对称性。
引用
@article{arxiv.2410.17071,
title = {Evaporating sessile droplets: solutal Marangoni effects overwhelm thermal Marangoni flow},
author = {Duarte Rocha and Philip L. Lederer and Pim J. Dekker and Alvaro Marin and Detlef Lohse and Christian Diddens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.17071},
year = {2025}
}