Выдающееся исследование опубликовано в престижном научном издании International Communications in Heat and Mass Transfer (Q1, IF: 6,4), демонстрируя высокую значимость полученных результатов.
Исследование взаимодействия жидких капель с различными поверхностями представляет собой ключевой аспект современной науки, открывающий удивительные закономерности природных явлений и технологических процессов. Передовые методы изучения включают компьютерное моделирование и высокоточную визуальную фиксацию, которые в синергии создают полную картину физических процессов. Инновационный подход часто требует комплексного применения различных исследовательских методик.
Талантливые специалисты лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета в сотрудничестве с экспертами Института теплофизики СО РАН создали инновационную числовую модель, описывающую формирование характерных выступов и процесс растекания капли при столкновении с твердой поверхностью. Достоверность модели подтверждена серией практических экспериментов.
«Каждая капля демонстрирует уникальное поведение при взаимодействии с поверхностью. Характер деформации зависит от множества факторов, включая особенности поверхности и исходные параметры самой капли. Глубокое понимание механизмов образования характерных выступов при растекании открывает новые горизонты в изучении взаимодействия жидкостей с поверхностями. Хотя исследование проводилось на воде, разработанная методология применима к широкому спектру жидкостей и поверхностей», — поясняет ведущий исследователь, доцент НОЦ И. Н. Бутакова ТПУ Максим Пискунов.
Инновационный численный метод учитывает динамический угол смачивания, зависящий от скорости распространения контактной линии и гистерезиса угла смачивания в модифицированной функции Хоффмана. Такой подход существенно повысил точность прогнозирования поведения капли при максимальном растекании, позволяя точнее моделировать деформацию ее края.
Исследование выявило fascinating закономерности в поведении капель при различных скоростях соударения: при низких скоростях (до 0,5 м/с) капля сохраняет круглую форму, при средних скоростях (1,2-2 м/с) приобретает многоугольную форму, а при высоких скоростях (свыше 3 м/с) формирует характерные выступы. Форма и количество выступов напрямую зависят от угла контакта с поверхностью.
«Наша методика позволила повысить точность прогнозирования количества выступов на 7%. Разработанный подход устанавливает новые стандарты в области прецизионного нанесения жидкостей, максимально приближая модель к реальным условиям. Особенно важно, что результаты можно масштабировать для создания различных покрытий, оптимизируя параметры производственных процессов», — подчеркивает Иван Вожаков, старший научный сотрудник лаборатории физической гидродинамики Института теплофизики СО РАН.
Перспективы исследования включают изучение влияния текстуры поверхности на формирование критической длины волны и количество выступов при деформации капли, а также углубленный анализ процессов в зоне контакта. Эти направления обещают новые открытия в области физики жидкостей.
Источник: naked-science.ru
