纳米液滴撞击固体表面动态行为的分子动力学模拟
编号:529
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更新:2021-07-27 21:25:36 浏览:233次
张贴报告
摘要
液滴撞击固体表面是一种广泛存在于工农业生产中的现象。随着微纳技术的发展,纳米液滴撞击行为的定量描述有待完善。采用分子动力学模拟纳米水滴撞击柱状粗糙铜固体表面的动态行为,分别在液滴初始速度V0为2~15Å/ps、5种方柱高度和6种固体表面特征能的情况下分析液滴的动态特征;模拟纳米液滴撞击运动固体表面,分别探究表面平动速度Vs为0.5~9 Å/ps、V0为1~9 Å/ps、振幅为1~4 Å以及振动周期为2~16 ps时液滴的动态特征。结果表明,纳米液滴撞击柱状表面时,随着V0的增加,其最终稳定状态先由Cassie态(V0=2~3 Å/ps)转变为Wenzel态(V0=4~10 Å/ps), 然后再次呈现Cassie态(V0=11~13 Å/ps)。当V0 >13 Å/ps时,液滴发生弹跳离开表面。液滴最大铺展时间tmax与V0关系曲线中存在拐点,并针对不同速度区域提出tmax与V0的关系式。方柱高度的增加使得液滴的稳定状态由Wenzel向Cassie态转变,液滴稳定状态的铺展半径逐渐减小。固体表面特征能的增大使得液滴的铺展能力增强,液滴的回缩现象逐渐减弱直至消失。纳米液滴撞击平动表面时,在相对滑动阶段,液滴内水分子运动为平动与绕液滴中心转动的耦合,在共速阶段,水分子的转动消失;建立液滴在摩擦力方向速度Vx与Vs、V0和时间t的关系式。纳米液滴撞击振动表面时,振幅的增加阻碍液滴铺展,振动周期的增加促进液滴铺展。
稿件作者
张昊
福州大学机械学院
潘伶
福州大学机械学院
谢旭清
福州大学机械学院
韩雨晴
福州大学机械学院
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