超疏水材料广泛应用于暖通空调、航空工业、金属防护、纺织轻工业、水利工程等行业,并对各相关部门中产品的开发、使用有重要的影响。研究润湿性表面液滴的自弹跳现象对于冷凝液滴自清洁、强化冷凝传热、防结冰等领域具有十分突出的作用。润湿性表面的液滴弹跳现象发生在很小的尺寸范围,通常在20～200μm之间,而且实验研究很难准确控制液滴的半径、黏度和表面张力等物理参数,因此可以采用数值模拟的方法研究润湿性表面液滴的自弹跳现象。大多数的论文都是研究超疏水表面液滴合并诱导发生弹跳的现象,本文不仅认真地研究不同物理参数对合并液滴发生弹跳的影响,还研究液滴在不同润湿性表面的脱落现象。采用球缺模型能够更好地还原液滴在不同润湿性表面的形态,同时引入润湿性梯度的概念进一步加快液滴从润湿性表面脱落。首先,研究润湿性表面液滴的合并诱导发生向上弹跳的现象并讨论不同的接触角、液滴半径、Bo数(B ond number)、Oh数(Ohnesorge number)、半径比和液滴数量对液滴合并弹跳的影响。研究结果表明润湿性表面的接触角越大则合并液滴越有利于发生向上弹跳,并且疏水表面的液滴合并弹跳发生在一定的尺寸范围,等径液滴的半径过小将导致合并液滴不发生向上弹跳;当接触角相同时等径液滴半径越大接触时间越长,当等径液滴半径相同时接触角越大接触时间越短;重力在液滴合并过程中的作用很小,合并液滴的起跳速度大致相同,在液滴弹跳过程中却恰恰相反,Bo数越大重力加速度越大但最大弹跳高度越小;Oh数越大,液滴受到的壁面阻力越大,合并液滴的起跳速度越小,进而导致弹跳高度越小;增大接触角有助于增大非等径液滴发生弹跳的尺寸范围,当接触角一致时,随着半径比的减小接触时间会表现出一种先减小再增大的趋势。其次,本文在建立伪势LBM(Lattice Boltzmann Method)模型的同时利用Power-1aw和Young-Lap1ace定律并结合实验来验证模型的正确性。在研究均质表面液滴脱落现象的基础上进一步讨论半径、接触角和半径比对润湿性梯度表面液滴脱落的影响。研究结果表明在均质表面液滴的临界脱落半径Rcr随接触角的增大而减小,并且脱落时间随Oh的增大而减小同时随Bo的减小而增大,Bo进一步减小,则液滴不能从润湿性表面脱落;在润湿性梯度表面半径比为1时,当液滴半径及≥60时液滴在润湿性梯度表面上合并之后能够从表面上脱落;在润湿性梯度表面液滴均经历了两个相同的阶段,当润湿性梯度Aθ=4°时,液滴经历了两次加速过程和两次减速过程,当Δθ≥4°时,液滴只经历了一次加速过程和一次减速过程;在润湿性梯度表面,表面黏附功、表面能随着半径比的增大呈现出一种逐渐减少的趋势,而重力势能和黏性耗散受半径比的影响波动不大,并且半径比越大液滴内部的压差越大融合的速度越快,液滴聚合脱落的时间越短。最后对研究内容进行总结并提出不足与展望。