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化学工程2024年第06期:基于纳米流体液滴凝固的三维形状控制机理

来源:期刊VIP网 时间:


作者:姜芋鹏;张瑞敏;赵玉刚;

单位:上海理工大学能源与动力工程学院;上海理工大学上海市动力工程多相流与传热重点实验室;中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室;

摘要:为实现液滴在三维空间内的形状控制,实验制备具有三角形图案的双浸润性表面,通过固定纳米流体液滴的接触线,在低温台上观察其凝固的过程,得到液滴高度和凝固后平台形状之间的变化规律,并通过Surface Evolver模拟液滴在复杂约束性表面上的形态。研究结果表明:被三角形接触线固定的纳米流体液滴,凝固后平台形状随着高度的增加依次经历了三角形、圆形、反三角和圆形,通过模拟值和实验值的对比,认为复杂约束表面上的液滴可以被看作是具有不同接触半径的接触球,在给定液滴高度的情况下,会产生不同大小的顶部平台,这些尺寸的变化将决定凝固后最终顶部平台的形状。通过简单地调节液滴高度就能得到液滴凝固后丰富的形状变化,简化了三维结构制造流程,从而显著提高经济效益。

关键词:纳米流体;接触线;液滴凝固;形状控制;三维结构

基金资助:国家自然科学基金资助项目(52276079)