超疏水表面上磁流体液滴的流体动力学
流体动力学
2021-02-24 v1 应用物理
摘要
本研究报道了在水平磁场存在下，铁磁流体液滴在超疏水（SH）表面撞击后的流体动力学特征。通过改变撞击韦伯数 We、哈特曼数 Ha 以及由磁邦德数 Bom 表征的磁场强度，观察到了丰富的动力学行为。在固定 We=60 时，我们观察到在中等偏低 Bom=300 下，液滴从 SH 表面的回弹受到抑制。选取上述 We 是为了观察多种撞击结果并揭示相应的铁磁流体动力学机制。我们还表明，铁磁流体动力学相互作用导致非对称铺展，且液滴优先沿垂直于磁场线的方向铺展。我们分析表明，在回缩阶段，由于洛伦兹力，液滴的动能沿横向与纵向分布不均。这最终导致了液滴回弹的抑制。我们研究了在固定 We=60 时 Bom 的作用，并观察到液膜在回缩阶段起始时变得不稳定，通过孔洞成核、增殖以及在达到临界厚度后破裂而失稳，此现象仅出现在 SH 表面，而在亲水表面不存在。我们提出了一个解析模型来预测临界 Bom 下失稳的起始。该解析模型表明，临界 Bom 是撞击 We 的函数，且临界 Bom 随 We 增大而减小。我们绘制了一幅相图，涵盖了在较宽 We 与 Bom 范围内 SH 表面上所有的撞击后铁磁流体动力学现象。
引用
@article{arxiv.2001.04273,
title = {Hydrodynamics of magnetic fluid droplets on superhydrophobic surfaces},
author = {Nilamani Sahoo and Gargi Khurana and Devranjan Samanta and Purbarun Dhar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.04273},
year = {2021}
}