蒸发二元微液滴中的重力效应
流体动力学
2019-05-15 v1
摘要
本文通过实验与数值方法研究了Bond数Bo 1的蒸发甘油-水二元亚毫米液滴中的流动。首先，我们利用微PIV测量了蒸发过程中钉扎液滴与悬垂液滴近基底处的流场，其令人惊讶地显示出相反的径向流动方向——分别为向内和向外。该观测清楚地揭示，尽管液滴尺寸很小，重力效应在控制蒸发液滴中的流场方面起着关键作用。我们从理论上分析，这一重力驱动效应由甘油较低挥发性触发，导致水优先蒸发，进而两种组分的局部浓度差引起密度梯度并驱动对流流动。我们表明Archimedes数Ar是重力效应出现的无量纲控制参数。我们通过实验比较两个蒸发微液滴系统，即甘油-水液滴与1,2-丙二醇-水液滴，验证了我们的假设。我们通过改变一系列液滴高度得到大于或小于1的不同Ar，分别对应有或无重力效应的情形。最后，我们对过程进行数值模拟，发现与实验结果吻合良好，并再次确认了我们的解释。
引用
@article{arxiv.1902.01991,
title = {Gravitational effect in evaporating binary microdroplets},
author = {Yaxing Li and Christian Diddens and Pengyu Lv and Herman Wijshoff and Michel Versluis and Detlef Lohse},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.01991},
year = {2019}
}