低接触角蒸发液滴三相接触线附近的流动结构
流体动力学
2024-01-19 v1 软凝聚态物质
摘要
蒸发液体三相接触线（TPCL）附近的流动结构在液体润湿与去润湿、液膜蒸发与沸腾等方面发挥着重要作用。尽管受到广泛关注，其中的相互作用机制仍然难以捉摸，在某些情况下甚至存在争议。在这里，我们利用数学建模、microPIV 和红外热成像技术揭示了蒸发液滴内部流动的廓线，并阐明了 TPCL 附近的主导机制。我们指出，对于丁醇等低挥发性液体，其流动模式由毛细流动主导。随着液体挥发性的增加（例如酒精），蒸发冷却效应在特定条件下会引发界面温度梯度，使得液滴顶部冷而边缘热。该温度梯度导致 Marangoni 流动与向外的毛细流动竞争，引起界面流动反转并在 TPCL 附近形成驻点。通过数学分解界面流动的切向速度，我们进一步量化了毛细速度和 Marangoni 速度的时空变化。这些结论可作为解释胶体悬浮液沉积模式的理论基础，并可作为分析更复杂液体系统的基准。
引用
@article{arxiv.2401.09950,
title = {Flow Structure near Three Phase Contact Line of Low-Contact-Angle Evaporating Droplets},
author = {Zhenying Wang and George Karapetsas and Prashant Valluri and Chihiro Inoue},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.09950},
year = {2024}
}