Xiangjun Zhou, Nian Xu, Jun Chen, Yuqing Ge, and Huaqiang Chu*. Spreading dynamics of binary solution droplets on heated curved surfaces: Experiments and numerical simulations, 2026, https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6c02426.
论文简介：高效热管理对高功率电子器件至关重要，液滴撞击沸腾凭借其由相变动力学驱动的卓越传热性能，已成为一种极具潜力的冷却方式。醇类液滴在曲面上的撞击行为，对于优化喷雾冷却与表面涂层工艺、揭示多相流界面机理具有重要意义。本文聚焦于低浓度甘油作为添加剂的双组分液滴，通过实验与数值模拟相结合的方法，系统分析液滴撞击受表面形状、润湿性、温度和高度影响的行为动力学与传热机理。研究表明，凸面相较于平面和凹面展现出促进液滴铺展与集中反弹的综合优势；疏水性凸面会抑制液滴铺展并加速反弹。凸面与温度的协同作用加剧液滴热传递与相变过程产生五种不同的形态。韦伯数升高与液滴铺展程度增大、形态演变加速、回弹高度提升及反弹起始时间缩短呈正相关；同时壁面温度与韦伯数的协同决定了液滴形态变化剧烈程度。高浓度甘油液滴表现出更显著的铺展抑制效应，而其在受热凸面上的撞击后形态变化与破碎程度则明显加剧。对于不同甘油浓度的二元液滴，其热物性参数的差异显著影响了液滴的破碎倾向。
重要结论：
本文采用实验和模拟方法研究了以低浓度甘油作为添加剂的双组分液滴对热曲面的撞击击动力学，重点聚焦于凸面几何结构，探讨了表面润湿性和温度、液滴的高度和组分等参数的影响。主要结论如下：
(1) 表面几何构型是决定液滴撞击行为的核心因素。其中，凸面展现出综合优势，能有效促进液滴的快速收缩与集中回弹。表面结构与温度的协同效应对液滴撞击过程具有关键影响，该机制涉及复杂的多物理场耦合作用。
(2) 温度升高会强化传热与相变过程，促使液滴形态随温度升高发生五种形态模式。液滴撞击亲水平面时会快速铺展并形成稳定的残留液；而在疏水平面与凸面上，铺展受到抑制且回弹加速。
(3) 韦伯数的增加导致惯性力越强，液滴铺展更大、弹跳高度有限增高，同时缩短了回弹的周期。温度与韦伯数的协同主导了液滴在热凸面上的形态演化路径。
(4) 液滴的铺展与破碎行为受液滴组分与表面温度的双重调控。较高甘油浓度会抑制液滴铺展，而纯乙醇则凭借低表面张力促进铺展，但该效应在高温下会被削弱。液滴的组分与甘油浓度显著影响其撞击破碎倾向。
