蒸发二元微滴的引力效应

李亚星(Yaxing Li)、克里斯蒂安·迪登斯(Christian Diddens)、吕鹏宇(Pengyu Lv)、赫尔曼·威瑟霍夫(Herman Wijshoff)、米歇尔·维尔斯路易斯(Michel Versluis)和德特勒夫·洛斯
物理学。修订稿。122,114501–2019年3月18日出版

摘要

具有邦德数的蒸发甘油-水二元亚毫米液滴的流动1进行了实验和数值研究。首先,我们通过微粒图像测速仪测量了蒸发过程中固定液滴和悬浮液滴在基板附近的流场,令人惊讶的是,这两种液滴分别显示出相反的向内和向外径向流动方向。这一观察清楚地表明,尽管液滴尺寸较小,但重力效应在控制蒸发液滴中的流场方面起着至关重要的作用。我们从理论上分析,这种重力驱动效应是由甘油的低挥发性触发的,这导致水优先蒸发,然后两种组分的局部浓度差导致密度梯度,从而驱动对流。我们证明阿基米德数Ar是引力效应发生的无量纲控制参数。我们通过实验比较两种蒸发微液滴系统,即甘油-水滴和1,2-丙二醇-水滴,证实了我们的假设。通过改变一系列液滴高度,我们获得了不同的Ar,大于或小于一个单位,这分别对应于有或无引力效应的情况。最后,我们对该过程进行了数值模拟,发现与实验结果吻合良好,再次证实了我们的解释。

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  • 收到日期:2018年9月5日

内政部:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.14501

©2019美国物理学会

物理学科标题(PhySH)

  1. 研究领域
  1. 物理系统
流体动力学

作者和附属机构

李亚星1,克里斯蒂安·迪登斯1,2,吕鹏宇1,赫尔曼·威霍夫2,3,米歇尔·维尔斯路易斯1、和Lohse街1,4,*

  • 1荷兰特温特大学马克斯·普朗克复杂流体动力学中心和J.M.Burgers流体动力学中心梅萨+研究所科学技术系流体物理组,邮政信箱217,7500 AE Enschede
  • 2埃因霍温理工大学机械工程系,邮政信箱513,5600 MB荷兰埃因霍温
  • OcéTechnologies B.V.,邮政信箱101,5900 MA Venlo,Netherlands
  • 4马克斯·普朗克动力与自组织研究所,37077哥廷根,德国

  • *d.lohse@utwente.nl

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第122卷,第。2019年3月11日至22日

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