液滴撞击球形表面的数值与理论建模

液滴撞击固体表面是一种广泛涉及增材制造、热管理与涂层的流体现象，其中控制撞击动力学与持续时间的能力至关重要。尽管以往研究已对平面基底上的撞击建立了全面理解，我们对弯曲固体表面撞击动力学的认识仍然有限。本工作旨在结合轴对称格子 Boltzmann 方法（LBM）与理论分析，阐明液滴以不同韦伯数（$We$）、半径（$R_s$）和表面润湿性（$\theta^{eq}$）撞击球形表面的物理机制。我们先前工作 [H. Dalgamoni and X. Yong, Phys. Rev. E 98, 13102 (2018)] 中开发的模型被扩展和修改，用于模拟低韦伯数区间（即 $We \leq 15$）液滴在弯曲基底上的正撞，此时液滴变形的轴对称假设成立。LBM 模拟表明，$We$、$R_s$ 和 $\theta^{eq}$ 显著影响撞击过程中液滴的铺展与回缩。参数研究揭示了五种撞击结果，从完全沉积到完全回弹。构建了模拟预测的相图，并与液滴同固体接触的总时间相关联。此外，基于撞击过程中的能量收支建立了理论模型，用于预测球形靶上随 $We$ 变化以及独立变化时的回弹阈值，与模拟观测吻合良好。这些发现为控制液滴流体动力学及撞击接触时间的表面结构设计提供了基础性见解。