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水滴与聚氧化乙烯液滴撞击荷叶表面的实验对比分析

         
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摘要

为探究荷叶表面的液滴撞击行为规律,本文利用高速摄像机以14000帧/秒的帧率分别记录水滴和4种不同相对分子质量的聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)水溶液液滴竖直撞击荷叶表面的动力过程,其撞击速度为0.3～3m/s.实验结果表明,水滴与低相对分子质量(5×104)的PEO液滴撞击荷叶表面的行为现象相似,两者随撞击速度增加依次有规则反弹、向上发射卫星液滴、不规则反弹(或部分反弹)、液滴破碎和液指断裂分离小液滴等现象发生,但水滴的接触时间更短,最大铺展系数也更小.中等相对分子质量(3×105)PEO液滴在低速和高速撞击时分别为振荡弹起模态和振荡模态,临界速度为1.13m/s.高相对分子质量(1×106、4×106)的PEO液滴,其高分子长链与表面交互作用显著增强,表现出很强的黏性,撞击后反弹完全被抑制,均黏附沉积于荷叶表面;液滴发生沉积的临界Oh数为0.0544,且Oh数越大,液滴越难发生反弹.速度一定时,相对分子质量3×105以上的3种PEO液滴的最大铺展系数均小于水滴;三者的上升系数随速度增加先减小后保持基本稳定或略微增加.

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