具有邦德数的蒸发甘油-水二元亚毫米液滴的流动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。
内政部:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.14501
流体动力学