液滴撞击固体表面并蒸发的界面温度测量、高速可视化及有限元模拟
流体动力学
2010-10-14 v1
摘要
本工作的目的是研究液滴在加热固体基底上撞击和蒸发过程中流体动力学、传热和传质的耦合。采用基于激光的热反射法测量固液界面的温度，时间和空间分辨率分别为100微秒和20微米。考虑了微升和纳升级的异丙醇液滴。使用有限元模型模拟液滴沉积过程中的瞬态流体动力学和传热，考虑了润湿动力学以及液-气边界上的拉普拉斯应力和马兰戈尼应力。对于涉及蒸发的情况，通过数值求解大气中的蒸气扩散，为液滴-空气界面的蒸发通量提供了精确的边界条件。进行高速可视化以提供模拟中使用的润湿模型的匹配参数。比较了液滴沉积过程中瞬态传热和流体动力学的数值和实验结果。我们的结果描述并解释了撞击早期阶段液滴-基底界面处的温度振荡。首次对加热表面上液滴的撞击和随后的蒸发进行了完整模拟，并与实验结果取得了极好的一致性。我们的结果还揭示了润湿对蒸发过程中传热的影响。
引用
@article{arxiv.1010.2569,
title = {Interfacial temperature measurements, high-speed visualization and finite-element simulations of droplet impact and evaporation on a solid surface},
author = {Rajneesh Bhardwaj and Jon P. Longtin and Daniel Attinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.2569},
year = {2010}
}