莱顿弗罗斯特液滴撞击过热倾斜基底

在实际应用中，液滴总是以各种倾角撞击固体壁面。对于莱顿弗罗斯特液滴的斜向撞击，由于其底部表面下方存在蒸汽层以防止其与过热基底直接接触，液滴可以几乎无摩擦地沿基底滑动，并伴随铺展和回缩过程。为了单独研究这些过程，我们通过两个不同视角的同步高速成像，实验观察了乙醇液滴撞击过热倾斜基底的过程。我们首先研究了动态莱顿弗罗斯特温度，该温度主要取决于法向 Weber 数 ${We}_\perp$。然后将基底温度设置得足够高，以研究莱顿弗罗斯特液滴的行为。在铺展过程中，液滴始终保持均匀。最大铺展因子 $D_m/D_0$ 在大法向 Weber 数 ${We}_\perp$ 下遵循幂律关系：当 $We_\perp \geq 30$ 时，$D_m/D_0 = \sqrt{We_\perp /12+2}$。在回缩过程中，低撞击速度的液滴由于重力作用变得不均匀。对于滑动过程，所有研究液滴的停留时间几乎为常数，不受倾角和 $We$ 数的影响。无摩擦的蒸汽层使得无量纲滑动距离 $L/D_0$ 与平行 Weber 数 $We_\parallel$ 呈幂律关系：$L/D_0 \propto We_\parallel^{1/2}$。由于不与基底直接接触，液滴的行为可分别由 ${We}_\perp$ 和 $We_\parallel$ 决定。当撞击速度过高时，液滴碎裂成许多微小液滴，这被称为飞溅现象。在当前参数范围内，发现临界飞溅判据为 $We_\perp ^*\simeq$ 120 或 $K_\perp = We_\perp Re_\perp^{1/2} \simeq$ 5300。