纳米流体液滴在光滑平面上的铺展-飞溅转变

即使流体中仅含少量纳米颗粒，也会影响液滴撞击光滑表面时的飞溅行为。本文利用高速摄影技术，在雷诺数（$10^2<\mathrm{Re}<10^4$）和韦伯数（$50<\mathrm{We}<500$）的宽范围内，针对三种纳米流体质量浓度（0.01%、0.1%、1%），实验研究了纳米流体液滴撞击光滑蓝宝石基底的过程。纳米流体通过将商用 Al$_2$O$_3$-水纳米流体在无分散剂的水甘油溶液中稀释制备。共制备 30 个样品并获取 1799 个数据点。在液滴撞击测量前，对每个样品的稳定性、密度、黏度和表面张力进行实验表征，以在 We-Re 图上展示观测结果。每种液滴撞击条件至少重复 3 次以确保良好的可重复性。纳米流体的铺展到飞溅转变的非单调行为保持不变。然而，纳米流体通过在低雷诺数下促进飞溅来影响这一边界。我们通过液膜铺展阶段增大的液膜铺展速度和升力来解释这一行为。最后，我们首次建立了描述飞溅阈值对纳米颗粒浓度依赖关系的经验关联式。