Coalescence-induced jumping of micro-droplets on heterogeneous superhydrophobic surfaces
Notice bibliographique
Résumé
The phenomenon of droplets coalescence-induced self-propelled jumping on homogeneous and heterogeneous superhydrophobic surfaces was numerically modeled using the volume of fluid method coupled with a dynamic contact angle model. The heterogeneity of the surface was directly modeled as a series of micro-patterned pillars. To resolve the influence of air around a droplet and between the pillars, extensive simulations were performed for different droplet sizes on a textured surface. Parallel computations with the OpenMP algorithm were used to accelerate computation speed to meet the convergence criteria. The composition of the air-solid surface underneath the droplet facilitated capturing the transition from a no-slip/no-penetration to a partial-slip with penetration as the contact line at triple point started moving to the air pockets. The wettability effect from the nanoscopic roughness and the coating was included in the model by using the intrinsic contact angle obtained from a previously published study. As the coalescence started, the radial velocity of the coalescing liquid bridge was partially reverted to the upward direction due to the counter-action of the surface. However, we found that the velocity varied with the size of the droplets. A part of the droplet kinetic energy was dissipated as the merged droplet started penetrating into the cavities. This was due to a different area in contact between the liquid and solid and, consequently, a higher viscous dissipation rate in the system. We showed that the effect of surface roughness is strongly significant when the size of the micro-droplet is comparable with the size of the roughness features. In addition, the relevance of droplet size to surface roughness (critical relative roughness) was numerically quantified. We also found that regardless of the viscous cutoff radius, as the relative roughness approached the value of 44, the direct inclusion of surface topography was crucial in the modeling of the droplet-surface interaction. Finally, we validated our model against existing experimental data in the literature, verifying the effect of relative roughness on the jumping velocity of a merged droplet.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».