Language
Country/Area
No result found
神奇的液体舞蹈：为何高能液滴会产生喷溅与飞溅的奇妙效果？
在流体力学中，液滴撞击是指液滴撞击固体或液体表面。在这一过程中，结果将取决于液滴的性质、表面的特性以及周围流体的状况，通常是气体。液滴撞击的效果取决于多项要素：液滴的大小、速度、表面张力、粘度，以及表面的粗糙度和液滴与表面之间的接触角。
液滴撞击引发的一系列现象，不仅是物理和化学的结果，也是自然界中的舞蹈。
在干燥的固体表面上
当液滴撞击干燥的固体表面时，通常会在表面展开，如果撞击的能量足够大，液滴甚至会在最大展开后再次收缩。液滴撞击的具体结果主要取决于液滴的大小和速度等因素。细小且低速度的液滴撞击光滑的润湿表面，会时常出现「沉积」的现象，意味着液滴会在撞击时展开并一直附着于表面。而在凹凸不平的表面上，则可能会因为液体的高速外扩而产生「即时喷溅」的现象。
发现，当液滴的表面张力降低时，液层可以从表面上脱离，形成所谓的「冠状喷溅」。
在润湿的固体表面上，液滴收缩过程中会出现「后退分裂」。这是因为接触角在收缩时降低，造成某些小滴被留下。当液滴在超疏水表面上收回时，会形成多个指状液滴，这些液滴在后续过程中可能会继续分裂。
高能液滴的喷溅与飞溅
高能液滴在撞击过程中的反应往往以「反弹」或「部分反弹」的形式出现。当液滴在撞击后收缩时，其动能让液体向上挤压，形成一个垂直的液柱。根据分开程度的不同，可能会出现完整反弹或部分反弹的现象。在液滴收缩的过程中，液滴的退回接触角会影响这一结果，低接触角通常会导致部分反弹，而高接触角则可能导致全反弹。
透过改变液体中聚合物的类型，如将甘露醇掺入水中，会改变液体的流变性质，这进而影响液滴反弹的形状。
在超疏水表面上
在超疏水表面上，研究显示液滴可以多次弹起而不会沉没，这使得液滴在撞击固体表面上能够保持数次接触而不会静止。这一现象在热传递和航空器结冰等应用中显得尤为重要，因为它涉及到液滴大小和接触时间的关系。
如液体传递不到高的威伯数，液滴在撞击后会显示出明显的变形，并在表面拉长或发生裂缝。对于超疏水表面，仍能在触碰时保持相对较低的变形。
在湿润的固体表面上
液滴撞击湿润的固体表面时，将会出现展开或喷溅的现象。在速度较低时，液滴可能会在表面展开，而当速度超过某一临界值时，则将产生喷溅，这通常伴随着冲击波的产生。
特定情况下，当液滴撞击液体介面时，也可能出现类似超疏水的弹跳，这受到接触时间、展开动态和弹性系数的影响。
在液体表面上
液滴撞击液体储池的表面时，其结果也可能是浮起、弹跳、合并或喷溅。当液滴能够穿透附着的薄气膜时，就会与储池合并。而在大威伯数下，喷溅的现象会更为明显，液滴会在水面形成一个凹坑，并在凹坑周围产生莲花状冠。
随着撞击能量的增加，喷溅与形状变化的惊人效果将持续展现，这引发了人们对流体动力学的好奇心。
这些观察所揭示的液滴行为不仅展现了流体力学的复杂性，更引人思考：在这场流体的舞蹈中，还有什么未曾被发掘的奥秘呢？
