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国家自然科学基金(50876015)

作品数:9 被引量:47H指数:5
相关作者:刘天庆孙玮艾宏儒孙相彧李香琴更多>>
相关机构:大连理工大学更多>>
发文基金:国家自然科学基金更多>>
相关领域:理学化学工程一般工业技术文化科学更多>>

文献类型

  • 9篇中文期刊文章

领域

  • 6篇理学
  • 3篇化学工程
  • 2篇一般工业技术
  • 1篇文化科学

主题

  • 5篇疏水
  • 5篇疏水表面
  • 5篇超疏水
  • 4篇液滴
  • 4篇冷凝
  • 4篇超疏水表面
  • 2篇弹跳
  • 2篇润湿
  • 2篇层流
  • 1篇动量
  • 1篇液滴变形
  • 1篇铺展
  • 1篇热系数
  • 1篇热阻
  • 1篇自由能
  • 1篇流动特征
  • 1篇流体流
  • 1篇流体流动
  • 1篇纳米
  • 1篇结构参数

机构

  • 8篇大连理工大学

作者

  • 8篇刘天庆
  • 4篇孙相彧
  • 4篇艾宏儒
  • 4篇孙玮
  • 2篇李香琴
  • 1篇范新欣
  • 1篇秦亮
  • 1篇徐威
  • 1篇周玉红
  • 1篇宁宇

传媒

  • 3篇物理化学学报
  • 2篇化工高等教育
  • 1篇化工学报
  • 1篇物理学报
  • 1篇化工进展
  • 1篇Chines...

年份

  • 1篇2015
  • 2篇2014
  • 1篇2013
  • 2篇2012
  • 2篇2010
  • 1篇2009
9 条 记 录,以下是 1-9
排序方式:
纳米结构表面上部分润湿液滴合并诱导弹跳的理论研究被引量:5
2014年
部分润湿液滴是适宜纳米结构表面上滴状冷凝传热的主要载体,研究纳米结构参数与部分润湿液滴合并弹跳之间的关系有重要意义,本文依据冷凝液滴生长过程中能量增加最小的原理来判断其是否为部分润湿状态,并根据液滴合并前后的体积和界面自由能守恒,确定了合并液滴的初始形状,进而对合并液滴变形过程的动力学方程进行了求解,结果表明:部分润湿冷凝液滴仅在纳米柱具有一定高度、直径间距比较大的表面上形成,而当纳米柱高度过低、直径间距比小于0.1时则形成完全润湿的冷凝液滴;液滴合并后能否弹跳与纳米结构参数紧密相关,仅在纳米柱较高、直径间距比适宜的表面上,部分润湿液滴合并后才能诱发弹跳;液滴尺度及待合并液滴间的尺度比对合并弹跳也有重要影响;多个部分润湿液滴合并后由于具有更多的过剩界面自由能而比两个液滴合并更容易诱发弹跳,本模型对纳米结构表面上冷凝液滴是否合并诱发弹跳的计算结果与绝大部分实测结果相一致,准确率达到95%。
刘天庆孙玮李香琴孙相彧艾宏儒
关键词:冷凝润湿
移动与固定壁面上流体边界层发展的差异被引量:2
2014年
边界层内具有较大的速度梯度,即使黏度很小,产生的剪应力也不可忽略,流动、传热传质阻力都集中在该区域,因此边界层的厚度对传递过程有重要影响。壁面上的流动边界层沿流体主流方向逐渐增厚,其本质是动量传递的结果,即流体在垂直壁面方向上的动量传递距离在不断增加,但移动壁面的边界层发展规律与固定壁面的情况是否相同,教科书中尚未见到对比和讨论。本文对比了这两种边界层发展的异同点,并探讨了两者产生差异的原因。
宁宇刘天庆
关键词:层流
Theoretical analysis of droplet transition from Cassie to Wenzel state被引量:1
2015年
Whether droplets transit from the Cassie to the Wenzel state (C-W) on a textured surface is the touchstone that the superhydrophobicity of the surface is still maintained. However, the C-W transition mechanism, especially the spontaneous transition of small droplets, is still not very clear to date. The interface free energy gradient of a small droplet is firstly proposed and derived as the driving force for its C-W evolution in this study based on the energy and gradient analysis. Then the physical and mathematical model of the C-W transition is found after the C-W driving force or transition pressure, the resistance, and the parameters of the meniscus beneath the droplet are formulated. The results show that the micro/nano structural parameters significantly affect the C-W driving force and resistance, The smaller the pillar diameter and pitch, the minor the C-W transition pressure, and the larger the resistance. Consequently, the C-W transition is difficult to be completed for the droplets on nano-textured surfaces. Meanwhile if the posts are too short, the front of the curved liquid-air interface below the droplet will touch the structural substrate easily even though the three phase contact line (TPCL) has not depinned. When the posts are high enough, the TPCL beneath the drop must move firstly before the meniscus can reach the substrate. As a result, the droplet on a textured surface with short pillars is easy to complete its C-W evolution. On the other hand, the smaller the droplet, the easier the C-W shift, since the transition pressure becomes larger, which well explains why an evaporating drop will collapse spontaneously from composite to Wenzel state. Besides, both intrinsic and advancing contact angles affect the C-W transition as well. The greater the two angles, the harder the C-W transition. In the end, the C-W transition parameters and the critical conditions measured in literatures are calculated and compared, and the calculations accord well with the experimental results.
刘天庆李艳杰李香琴孙玮
关键词:WETTING
纳米结构表面上冷凝液滴的生长模式及部分润湿液滴的形成机制被引量:5
2013年
分析并计算了纳米结构表面上冷凝液滴按照不同途径长大的过程中液滴能量的增加速率,并以能量增加最小为判据来确定液滴的生长途径.结果表明,纳米结构内形成的冷凝液斑在初期按接触角(CA)增加的模式生长时,其能量增加速率远低于其它模式,于是,初始液斑先按增大接触角、并保持底面积不变的模式生长,直至液滴达到前进角状态.此后,沿接触角增加的模式长大所导致的能量增加速率开始远高于其它生长模式,于是液滴三相线开始移动,底面积开始增加,但接触角保持不变.液滴所增加的底面积可以呈润湿或复合两种状态,分别形成Wenzel液滴及部分润湿液滴,前者的表观接触角一般小于160°,而后者则明显大于160°.液滴的生长模式及其润湿状态均与纳米结构参数密切相关,仅当纳米柱具有一定高度、且间距较小时,冷凝液滴才能呈现部分润湿状态.最后,本模型对纳米结构表面上冷凝液滴润湿状态的计算结果与绝大部分实测结果相一致,准确率达到91.9%,明显高于已有公式的计算准确率.
刘天庆孙玮李香琴孙相彧艾宏儒
关键词:超疏水冷凝液滴
超疏水表面微纳二级结构对冷凝液滴最终状态的影响被引量:8
2010年
从超疏水表面(SHS)上初始冷凝液核长大、合并、形成初始液斑开始,分析计算了冷凝液斑变形成为Wenzel或Cassie液滴过程中界面能量的变化,并以界面能曲线降低、是否取最小值为判据,确定冷凝液滴的最终稳定状态.计算结果表明:在只有微米尺度的粗糙结构表面上,冷凝液滴的界面能曲线一般都是先降低再升高,呈现Wenzel状态;而当表面具有微纳米二级粗糙结构,且纳米结构的表面空气面积分率较高时,冷凝液滴的能量曲线持续降低,直至界面能最小的Cassie状态,因此可以自发地形成Cassie液滴.还计算了文献中具有不同结构参数的SHS上冷凝液滴的状态和接触角,并与实验结果进行了比较,结果表明,计算的冷凝液滴状态与实验观察结果完全吻合.因此,微纳二级结构是保持冷凝液滴在SHS上呈现Cassie状态的重要因素.
刘天庆孙玮孙相彧艾宏儒
关键词:超疏水表面自由能冷凝
超疏水表面上冷凝液滴发生弹跳的机制与条件分析被引量:19
2012年
使用液滴合并前后的体积和表面自由能守恒作为两个限制条件,确定了合并液滴的初始形状,即为偏离平衡态的亚稳态液滴,具有缩小其底半径而向平衡态液滴转变的推动力.进而分析了液滴变形过程中的推动力和三相线(TPCL)上的滞后阻力,建立了液滴变形的动态方程并进行了差分求解.如果液滴能够变形至底半径为0mm的状态,则根据该状态下液滴重心上移的速度确定液滴的弹跳高度.不同表面上冷凝液滴合并后的变形行为的计算结果表明,光滑表面上的液滴合并后,液滴只能发生有限的变形,一般都在达到平衡态之前就停止了变形,因此冷凝液滴不会发生弹跳;粗糙表面上的Wenzel态液滴的三相线上的滞后阻力更大,因而液滴更难以变形和弹跳;具有微纳二级结构表面上只润湿微米结构,但不润湿纳米结构的部分Wenzel态液滴能够变形至Cassie态,但没有明显的弹跳;只有在纳米或微纳二级结构表面上的较小Cassie态液滴合并后,液滴易于变形至底半径为0mm的状态并发生弹跳.因此,Cassie态合并液滴处于亚稳态,并且其三相线上的移动阻力很小,是导致冷凝液滴弹跳的关键因素.
刘天庆孙玮孙相彧艾宏儒
关键词:超疏水表面纳米冷凝液滴变形弹跳
超疏水表面有滑移时的层流换热分析被引量:5
2010年
在考虑速度滑移的前提下,对于圆管形微通道内温度边界层充分发展的恒热流量对流传热,推导了速度和温度分布表达式,并进一步得到对流传热系数和Nusselt数计算式。此外,还针对超疏水表面不同结构参数下的滞留空气层,提出了超疏水表面的有效导热模型,推导出超疏水表面不同结构参数下的热阻。最后将传热系数与超疏水表面热阻进行耦合,得出超疏水表面有效传热系数及其与超疏水表面结构参数的关系。计算结果表明:超疏水表面上流体的滑移使得管内温度更加均匀,传热系数或Nusselt数有所增加,恒热流条件下最多可以增加1.8倍;超疏水表面热阻随肋间距和肋高的增加而增大;超疏水表面的表观传热系数随肋间距或孔宽的增加而显著降低,随肋高或孔深的增加,表观传热系数也降低,其幅度与肋间距以及肋高与肋间距之比有关;各种结构参数条件下均存在表面滞留空气层的临界厚度,在此厚度以下表面有效传热系数不低于普通表面无滑移时的数值。因此,需要综合考虑超疏水表面的结构参数,包括肋高、肋间隙等,才能使超疏水表面有利于传热。
范新欣周玉红刘天庆
关键词:超疏水表面传热系数热阻结构参数
超疏水表面上的流体流动被引量:2
2009年
本文以超疏水圆管内的流体流动为例,推导出一系列有滑移速度时的流体流动表达式,分析具有一定滑移速度时的流动特征,在液体与超疏水表面接触符合Cassie模型的前提下,对滑移速度和超疏水表面特征之间的关系进行了简单推导。
徐威刘天庆
关键词:超疏水表面流动特征
亲/疏水表面上液滴滞后阻力的研究被引量:5
2012年
表面上液滴欲移动时所表现出的滞后现象尚未在理论上得到完全解决,其中液滴所受到的滞后阻力的分析和计算是定量描述此滞后现象的关键问题之一。本文应用高速摄像,实验研究了亲/疏水表面上液滴的滞后阻力,并依据相应的实验数据对滞后阻力进行了分析和验证。结果表明:液滴在亲水和疏水表面上运动时所受到的滞后阻力分别与铺展功和黏附功相对应。滞后阻力反映了液滴在亲/疏水表面上出现滞后现象的本质,同时对于进一步研究接触角滞后提供了理论基础。
秦亮刘天庆
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