固體壁面典型液滴運動行為

目錄
前言
第1章 潤濕現(xiàn)象與液滴動力學(xué)理論 1
1.1 固體壁面液滴運動行為研究意義 1
1.2 界面與表面張力 2
1.2.1 表面張力和表面自由能 2
1.2.2 影響表面張力的因素 5
1.3 固液界面潤濕現(xiàn)象 6
1.3.1 接觸角和潤濕 6
1.3.2 接觸角測定和接觸角遲滯 9
1.4 液滴撞擊平板過程 11
1.4.1 液滴撞擊平板過程現(xiàn)象描述 11
1.4.2 液滴*大鋪展半徑評估 12
1.4.3 液滴撞擊平板過程中的其他現(xiàn)象 14
參考文獻 16
第2章 疏水溝槽壁面液滴靜潤濕特性 19
2.1 引言 19
2.2 試驗方法 19
2.2.1 規(guī)則溝槽壁面制備方法 19
2.2.2 疏水溝槽壁面制備方法 21
2.3 疏水溝槽壁面液滴靜潤濕行為規(guī)律 22
2.3.1 壁面溝槽對靜潤濕狀態(tài)的影響 22
2.3.2 表面能對靜潤濕狀態(tài)的影響 25
2.3.3 影響機理分析 27
2.4 本章小結(jié) 29
參考文獻 29
第3章 規(guī)則微溝槽面液滴撞擊特性研究 31
3.1 引言 31
3.2 試驗方法 31
3.2.1 試驗系統(tǒng) 31
3.2.2 液滴發(fā)生器 32
3.2.3 規(guī)則微溝槽表面 33
3.2.4 試驗流程 34
3.3 液滴鋪展過程及狀態(tài) 34
3.3.1 液滴鋪展過程 34
3.3.2 液滴*大鋪展狀態(tài) 38
3.3.3 伴隨指狀物 40
3.4 液滴*大鋪展直徑理論分析 41
3.4.1 溝槽表面的潤濕性與微觀形貌效應(yīng) 41
3.4.2 液滴撞擊后*大鋪展直徑的理論預(yù)測 44
3.5 本章小結(jié) 47
參考文獻 47
第4章 疏水溝槽壁面上液滴振蕩行為 49
4.1 引言 49
4.2 試驗方法 49
4.3 液滴撞擊振蕩過程 50
4.4 疏水溝槽壁面上液滴振蕩規(guī)律 52
4.4.1 三相接觸線振蕩特性 52
4.4.2 液滴高度振蕩特性 56
4.4.3 穩(wěn)定高度的計算公式推導(dǎo) 60
4.4.4 液滴振蕩周期的公式推導(dǎo) 63
4.5 本章小結(jié) 65
參考文獻 65
第5章 規(guī)則微溝槽表面液滴融合行為 66
5.1 引言 66
5.2 試驗方法 66
5.2.1 試驗系統(tǒng) 66
5.2.2 試驗表面 67
5.2.3 試驗流程 68
5.3 液滴沿垂直溝槽方向融合行為 68
5.3.1 液滴變形 68
5.3.2 橋狀物尺寸變化規(guī)律 69
5.3.3 液滴中心距對于融合的影響 72
5.4 液滴沿平行溝槽方向融合 75
5.4.1 液滴變形 75
5.4.2 橋狀物尺寸變化規(guī)律 77
5.4.3 液滴中心距對于融合的影響 79
5.5 液滴融合模型分析 82
5.6 本章小結(jié) 85
參考文獻 85
第6章 規(guī)則微溝槽表面液滴脫落特性 87
6.1 引言 87
6.2 試驗方法 87
6.2.1 試驗系統(tǒng) 87
6.2.2 試驗表面 87
6.2.3 液滴靜態(tài)和動態(tài)接觸角度 88
6.2.4 試驗流程 90
6.3 規(guī)則微溝槽表面液滴脫落行為 91
6.3.1 液滴脫落變形 91
6.3.2 液滴脫落的臨界風(fēng)速 94
6.3.3 液滴體積對脫落行為的影響 96
6.3.4 溝槽深度對脫落行為的影響 98
6.4 液滴脫落模型 101
6.4.1 溝槽表面液滴形狀 101
6.4.2 溝槽表面液滴受力平衡模型與受力(含兩種力) 103
6.4.3 溝槽表面液滴毛細力 103
6.4.4 溝槽表面液滴拖拽力 106
6.4.5 溝槽表面液滴脫落模型驗證 108
6.5 本章小結(jié) 109
參考文獻 109
第7章 基于親水軌道的液滴穩(wěn)定導(dǎo)引 111
7.1 引言 111
7.2 試驗方法 111
7.2.1 重力試驗系統(tǒng) 111
7.2.2 風(fēng)洞試驗系統(tǒng) 114
7.2.3 兩種試驗系統(tǒng)的比較 116
7.3 基于親水玻璃軌道的液滴無脫軌導(dǎo)引 117
7.3.1 液滴的啟動 117
7.3.2 液滴的脫軌 118
7.3.3 液滴運動規(guī)律 119
7.4 親水V型槽導(dǎo)引 122
7.4.1 親水V型槽潤濕過程 122
7.4.2 水滴隱/顯性導(dǎo)引 124
7.4.3 水滴顯性導(dǎo)引 126
7.4.4 水滴隱性自運輸 128
7.5 親水絲軌道導(dǎo)引 130
7.5.1 超疏水基底制作方法 130
7.5.2 親水絲軌道導(dǎo)引規(guī)律 130
7.6 本章小結(jié) 132
參考文獻 132
第8章 超疏水/疏水軌道表面液滴導(dǎo)引方法 134
8.1 引言 134
8.2 試驗準備 134
8.3 基于疏水軌道的液滴無質(zhì)量損失導(dǎo)引方法 137
8.3.1 無質(zhì)量損失導(dǎo)引現(xiàn)象 137
8.3.2 無質(zhì)量損失導(dǎo)引運動學(xué)規(guī)律 140
8.3.3 無質(zhì)量損失導(dǎo)引力學(xué)分析 142
8.4 基于超疏水軌道的液滴快速導(dǎo)引方法 146
8.4.1 快速導(dǎo)引運動學(xué)規(guī)律 146
8.4.2 快速導(dǎo)引現(xiàn)象 147
8.4.3 軌道俯仰角的導(dǎo)引規(guī)律 147
8.4.4 軌道偏角的導(dǎo)引規(guī)律 149
8.5 快速導(dǎo)引力學(xué)分析 150
8.6 本章小結(jié) 153
參考文獻 153
第9章 水膜軌道上水滴導(dǎo)引 155
9.1 引言 155
9.2 水膜軌道的制備方法 155
9.3 水膜軌道導(dǎo)引現(xiàn)象 156
9.3.1 水滴的啟動 156
9.3.2 水滴的導(dǎo)引 157
9.3.3 導(dǎo)引的失效 157
9.4 水膜導(dǎo)引運動學(xué)規(guī)律 158
9.4.1 水膜軌道上水滴滾動角變化規(guī)律 158
9.4.2 超疏水表面水膜軌道水滴導(dǎo)引規(guī)律 158
9.4.3 親水表面水膜軌道水滴導(dǎo)引規(guī)律 163
9.4.4 水滴導(dǎo)引與基底材料關(guān)系 163
9.5 水膜導(dǎo)引力學(xué)分析 165
9.5.1 超疏水表面水膜軌道導(dǎo)引力學(xué)分析 165
9.5.2 親水表面水膜軌道導(dǎo)引力學(xué)分析 168
9.6 選擇性導(dǎo)引 170
9.7 本章小結(jié) 171
參考文獻 171
第10章 親水光滑壁面上水滴撞擊結(jié)冰行為 173
10.1 引言 173
10.2 試驗方法 173
10.2.1 試驗裝置 173
10.2.2 試驗流程 174
10.3 韋伯數(shù)對水滴撞擊結(jié)冰行為的影響 175
10.3.1 水滴撞擊結(jié)冰過程 175
10.3.2 鋪展系數(shù)規(guī)律 178
10.3.3 振蕩和結(jié)冰時間規(guī)律 179
10.4 壁面溫度對水滴撞擊結(jié)冰行為的影響 180
10.4.1 水滴撞擊結(jié)冰過程 180
10.4.2 *大鋪展系數(shù)規(guī)律 180
10.4.3 振蕩和結(jié)冰時間規(guī)律 181
10.5 材料熱導(dǎo)率對水滴撞擊結(jié)冰行為的影響 182
10.5.1 水滴撞擊結(jié)冰過程 182
10.5.2 *大鋪展系數(shù)規(guī)律 182
10.5.3 振蕩和結(jié)冰時間規(guī)律 183
10.6 水滴撞擊光滑壁面結(jié)冰行為 184
10.6.1 鋪展過程 184
10.6.2 結(jié)冰時間 186
10.7 本章小結(jié) 190
參考文獻 190
第11章 親水微溝槽壁面上水滴撞擊結(jié)冰行為 192
11.1 引言 192
11.2 制備方法 192
11.3 水滴撞擊微米級溝槽硅板的結(jié)冰行為 193
11.3.1 矩形硅板上水滴撞擊結(jié)冰過程 193
11.3.2 *大鋪展直徑和結(jié)冰時間 194
11.4 水滴撞擊百微米級溝槽銅板的結(jié)冰行為 196
11.4.1 矩形銅板上水滴撞擊結(jié)冰過程 196
11.4.2 立柱型銅板上水滴撞擊結(jié)冰過程 199
11.5 水滴撞擊微溝槽壁面結(jié)冰行為分析 201
11.5.1 微溝槽結(jié)構(gòu)對水滴運動行為的影響 201
11.5.2 *大鋪展系數(shù)理論預(yù)測 203
11.5.3 結(jié)冰時間理論公式的修正 203
11.6 本章小結(jié) 205
參考文獻 205
第12章 疏水性壁面上水滴撞擊結(jié)冰行為 206
12.1 引言 206
12.2 制備方法 206
12.2.1 壁面潤濕性表征 206
12.2.2 疏水性壁面制備方法 206
12.3 水滴撞擊疏水性壁面的結(jié)冰行為 208
12.3.1 疏水性壁面水滴撞擊結(jié)冰過程 208
12.3.2 *大鋪展系數(shù)和結(jié)冰時間 209
12.3.3 低溫疏水性壁面水滴彈跳規(guī)律 210
12.3.4 疏水性壁面水滴撞擊結(jié)冰理論 210
12.4 水滴撞擊超疏水表面的結(jié)冰行為 212
12.4.1 常溫超疏水表面水滴撞擊過程 212
12.4.2 低溫超疏水表面水滴撞擊結(jié)冰過程與破碎行為 213
12.5 水滴撞擊親/疏水相間結(jié)構(gòu)壁面的結(jié)冰行為 217
12.5.1 水滴結(jié)冰“引導(dǎo)”現(xiàn)象 217
12.5.2 水滴結(jié)冰“切割”現(xiàn)象 219
12.5.3 水滴結(jié)冰“匯聚”現(xiàn)象 221
12.6 本章小結(jié) 224
參考文獻 224
附錄 226
后記 229