沟槽间距主导冷凝过程中的液体滞留
流体动力学
2025-09-17 v1
摘要
垂直表面上的冷凝会导致液体滞留，这限制了从换热器到大气集水器等应用的效率。一种常见的策略是在表面上构造沟槽，然而沟槽是有助于排水还是会加剧滞留仍不清楚。在此，我们使用高通量冷凝装置，在固定几何形状（d/w=1）的平行垂直沟槽图案化基底上，通过改变间距s来量化滞留量。我们揭示了由液滴脱落半径R_d分隔的两种相反机制。对于大间距（s>R_d），液滴在重力作用下生长并滑落，而沟槽作为被动储液器，增加了滞留量。对于小间距（s<R_d），沟槽反而触发主动排水，限制液滴生长并将滞留量降低到甚至低于光滑表面的值。两个渐近模型，即沟槽体积储液器模型和平台堆积模型，捕捉了这一转变并解释了滞留量随s变化的标度律。这些发现表明，沟槽间距控制着沟槽是充当排水通道还是储液器，为在实际系统中定制冷凝滞留提供了一个简单的几何设计规则。
引用
@article{arxiv.2509.12736,
title = {Grooves spacing govern water retention during condensation},
author = {Matteo Leonard and Nicolas Vandewalle},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.12736},
year = {2025}
}