液滴平壁铺展过程中的滞后效应及力学机制研究

摘要 研究了液滴平壁铺展过程中的接触角滞后效应，从接触线附近流体的压力、速度以及能量分布等角度考虑滞后效应的成因和变化规律.在此基础之上分析了固体表面粗糙度对滞后效应的影响，并借助部分三维形貌参数（ISO 25178）建立了固体表面形貌与接触角滞后效应之间的量化关系.为了研究以上内容，应用数值仿真软件建立了液滴铺展动力学模型，并结合固体表面上的滞后性实验进行了相关验证.研究结果表明：由于表面粗糙度的存在，液滴铺展至平衡位置时，位于铺展前沿的液体分子被钉扎在固体表面的凹坑或低谷中，使得前沿接触角逐渐增大，后沿接触角逐渐减小，接触角发生滞后；驱动液滴铺展的Laplace压力和自身重力与阻碍液滴铺展的黏性阻力之间的平衡关系，是接触角发生滞后的主要力学机制.另外，实验结果表明接触角滞后效应与固体表面形貌密切相关，具有相同表面粗糙度（Sa）的固体表面，由于表面形貌不同接触角滞后效应可能存在明显的差异