双分散粒子在蒸发性 sessile 悬液中的自排序
流体动力学
2025-04-24 v1
摘要
本研究探讨了双分散粒子，即两种不同尺寸粒子的混合物，随着乙醇悬液在受热基底上的蒸发而发生的离散和自排序动力学，关注表面润湿性、马隆纳应力和相对粒子密度的影响。为此，采用两阶段数值方法进行仿真：第一阶段模拟气-液沿轴向的流动以及热量和蒸汽分布，第二阶段使用拉格朗日粒子跟踪来建模粒子行为。结果揭示，对于在无热胀-Marangoni 应力下保持常数接触角蒸发的乙醇悬液，接触线后退作用引起的流动支配了毛细流动，将流体从接触线输送到悬液的顶端。这种流动将粒子从悬液的中间部位运动到悬液的顶端，并抑制了基于尺寸的自排序。然而，在存在马隆纳应力时，沿界面近悬液顶端的流动促进了基于粒子尺寸的自排序，使得较小的粒子集中在悬液顶端，较大的粒子形成围绕它们的外层壳。
引用
@article{arxiv.2504.16597,
title = {Self-sorting of bidisperse particles in evaporating sessile droplets},
author = {Aman Kumar Jain and Fabian Denner and Berend van Wachem},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16597},
year = {2025}
}