微织构表面液滴铺展特性

以Flow-3D为基础,对不同微织构表面上液滴的铺展过程进行了动力学仿真,提出了三相接触线的移动机制,并用接触线铺展标定律、铺展速度和最终铺展半径评价液滴在微织构表面上的铺展特性。试验结果表明:液滴在微织构表面和光滑表面上分别满足相应的铺展标定律,微织构增大了固-液接触面积,液滴铺展过程获得了额外驱动力,因而,铺展速度和最终铺展半径都增大;在正方形凹坑表面,最终铺展半径由1.05mm增大到1.30mm,而在正方形凸起表面,最终铺展半径达到最大值1.62mm;相比于微凹坑,微凸起更有利于液滴的铺展,由于微凸起的存在,固-液间接触面积迅速增大,液滴铺展获得了额外的驱动力,加上微凸起之间形成的微通道,三相接触线始终保持连续性特征;反观微凹坑表面,虽然固-液间的接触面积增大,但是三相接触线钉扎在微凹坑内,随着铺展速度逐渐降低,液滴最终稳定在平衡位置;液滴在长方形织构表面上的铺展过程具有各向异性,平行于微织构方向的铺展速度大,最终铺展半径为1.13mm,铺展特性较好,而垂直于微织构方向的铺展速度小,由于三相接触线的不连续性,最终铺展半径为0.94mm,铺展特性较差。