【摘 要】
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液滴撞击固体表面在航空航天、生物医学工程、机械工程、汽车、农业和化学工程等领域广泛存在,并展现出重要的应用价值。本文在硅基光滑表面上制作了不同柱间距的微柱阵列表面,并测试比较了光滑表面与微柱阵列表面上液滴撞击的动态行为特征。同时,借助COMSOL Multiphysics软件对液滴撞击微柱阵列表面开展了二维模拟研究,系统研究了微柱阵列表面上微柱间距、微柱侧壁倾角、微柱宽度、微柱高度对液滴撞击铺展因
【基金项目】
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National Natural Science Foundation of China（No.51576091）； the six talent peaks project in Jiangsu Province（No.XNYQC-027）；
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液滴撞击固体表面在航空航天、生物医学工程、机械工程、汽车、农业和化学工程等领域广泛存在,并展现出重要的应用价值。本文在硅基光滑表面上制作了不同柱间距的微柱阵列表面,并测试比较了光滑表面与微柱阵列表面上液滴撞击的动态行为特征。同时,借助COMSOL Multiphysics软件对液滴撞击微柱阵列表面开展了二维模拟研究,系统研究了微柱阵列表面上微柱间距、微柱侧壁倾角、微柱宽度、微柱高度对液滴撞击铺展因子、接触时间以及钉扎极值的影响规律。获得的主要结论如下:（1）当We=1.4-173.1时,A表面（光滑硅基表面）的液滴撞击行为表现出部分回弹-粘附过程的特征,而B和C表面（分别具有约500和200 nm微柱间距的硅基微柱阵列表面）的液滴则表现为完全的回弹-破碎过程。当We=13.9-62.2时,液滴撞击A的表面会部分反弹;而当We=33.4-80.2时,B和C表面的液滴撞击完全回弹,在液滴的顶部可观察到分裂现象。（2）由于静态接触角差（θB≈153°,θC≈161°）,B表面上液滴的最大铺展因子高于C表面上的液滴,但B表面上的液滴接触时间小于C表面。（3）模拟了液滴对微柱间距为20-60μm的微柱阵列表面撞击行为过程,发现当We=2.2-72.3时,在相同的表面润湿性条件下,通过适当增大微柱间距即可有效降低液滴撞击的铺展因子和接触时间,同时,液滴的钉扎极值与微柱间距和We数呈正相关。本研究有助于促进液滴撞击控制技术的发展,在使用现代技术方面为“一带一路”倡议（BRI）特别是中巴经济走廊（CPEC）提供支持。
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