Слияние двух капель жидкости на гидрофобной поверхности: гидродинамика и теплообмен
Проведены эксперименты по слиянию двух капель воды на химически текстурированной супергидрофобной поверхности (равновесный краевой угол ~ 150° и гистерезис краевого угла 10°), когда одна капля первоначально находится над другой, в атмосферных условиях. Капли равны по объему с комбинированным числом Bo=0,11. События слияния изображаются с использованием двух синхронизированных высокоскоростные камер в ортогональных направлениях. По мере того, как капли сливаются, возникает большое разнообразие формы интерфейса.
Компоненты скорости и, следовательно, напряжение сдвига на стенке оцениваются по кривой, подходящей через центр капли. Отчетливо видны две различные временные шкалы. Они связаны с балансом сил инерции и поверхностного натяжения, с одной стороны и баланс сил инерции и вязких сил, с другой. Форма капли в двух ортогональных видах кажутся похожими, что указывает на то, что процесс практически осесимметричным в течение всего периода времени. Форма капли меняется с появлением как положительной, так и отрицательной кривизны и приводит к отскоку. Напряжения сдвига на стенке оценивается как довольно большое в ранний период времени. В более поздние времена это характеризуется малоамплитудными затухающими колебаниями слившейся капли с преобладанием вязкой диссипации. Выпуклость и кривизна перемычки, а также каплевидные формы, наблюдаемые в экспериментах, хорошо согласуются с численным моделированием, проведенным в осесимметричной системе координат. Проведено сравнение с имеющейся численной моделью и показано удовлетворительное совпадение.
Кадры скоростной видеосъёмки процесса слияния двух капель одинакового объёма с объединённым числом Bo=0,11 (в разные моменты времени и с разных ракурсов).
Распределение температуры при слиянии двух капель одинакового объёма, но разной температуры (температура горячей капли на 5 К выше, чем холодной).
ИТ СО РАН. Руководитель работы Ph. D. Совманши П.М. Тел. +7 (383) 316-51-37.