弹性流体液滴撞击过程中受抑制的 Leidenfrost 现象
流体动力学
2021-03-17 v1 软凝聚态物质
摘要
本文强调了在非牛顿（弹性）效应下，于远高于沸点的温度（尤其是处于或高于 Leidenfrost 区）时液滴撞击现象中的作用。研究发现，在固定聚合物（聚丙烯酰胺，PAAM）浓度下，Leidenfrost 点（LFP）随撞击韦伯数（基于撞击前瞬间速度）的增加而降低。水滴在极低韦伯数（约 22）下即发生破碎，而聚合物液滴在更高韦伯数（约 155）下仍能抵抗破碎。我们还改变了聚合物浓度，观察到在 1000 ppm 以内，LFP 高于水。这意味着该效应可通过使用弹性流体而延迟。我们展示了弹性效应（表现为形成持久长丝）在回缩过程中对改善 LFP 的可能作用。然而在 1500 ppm 时，LFP 低于水，但初始撞击时的停留时间相近。此外，我们研究了在 405°C 时韦伯数与黏弹性效应对回弹行为的作用。观察到在 405°C 下液滴抵抗破碎的临界韦伯数随聚合物浓度增加而增大。此外，在固定韦伯数下，液滴回弹高度与悬停时长在 500 ppm 前增加，之后减小。类似地，在固定聚合物浓度（如 1000 和 1500 ppm）下，回弹高度在某一特定韦伯数前呈上升趋势，之后下降。这种回弹高度的非单调行为归因于在悬停阶段观测到的回转动能对旋转能量的分流。
引用
@article{arxiv.2005.05817,
title = {Suppressed Leidenfrost phenomenon during impact of elastic fluid droplets},
author = {Purbarun Dhar and Soumya Ranjan Mishra and Ajay Gairola and Devranjan Samanta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.05817},
year = {2021}
}