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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：一种给定纳米柱表面PW‑Cassie液滴合并诱导弹跳的计算方法，包括：1建立纳米柱表面PW‑Cassie液滴形状模型并计算相关参数：2建立纳米柱表面PW‑Cassie液滴合并模型：3基于能量守恒定律，计算液滴合并弹跳。本发明的优点是：解决了在纳米柱的超疏水表面PW‑Cassie液滴合并弹跳的计算问题，对超疏水表面的强化冷凝传热有着极其重要的意义，并有望指导设计高效的冷凝传热表面。

主权项：1.一种给定纳米柱表面PW-Cassie液滴合并诱导弹跳的计算方法，包括以下步骤：1建立纳米柱表面PW-Cassie液滴形状模型并计算相关参数：PW-Cassie液滴形状并非规则的球缺形，更像是气球形，因此PW-Cassie液滴的模型可以看作上半部分的球缺和下半部分的倒圆台组合，并且两者相切；以实验中较容易测得的液滴接触圆直径d、高度h、宽度b为三个基础参数，推导计算其他相关参数；接触圆半径 球缺的半径 球缺的高 球缺的表面积 倒圆台的高 倒圆台的侧面积 同时，液滴的高度也写成 根据公式6计算求解PW-Cassie液滴接触角θ，而PW-Cassie液滴的气-液界面面积为 2建立纳米柱表面PW-Cassie液滴合并模型：纳米柱表面两个PW-Cassie液滴合并过程，首先分析两个相同尺寸的液滴合并，并且PW-Cassie液滴合并后形成Cassie液滴，合并前后保持体积和接触角不变；3基于能量守恒定律，计算液滴合并弹跳：合并过程中释放过余的表面能转化为初始动能、表面粘附功以及液滴内部粘性耗散，由于液滴尺度小于毛细长度，可忽略重力的影响；初始动能Ek用于判断液滴合并后是否弹跳，作如下计算Ek＝ΔEs-ΔEw-ΔEvis9式中，ΔEs是合并液滴释放的表面能ΔEs＝2γlvAlv-2πγlv1-cosθR'210式中，Alv是PW-Cassie液滴的气-液界面面积，并且出于方便，忽略固-液和固-气表面能；液滴合并时消耗的表面粘附功ΔEw 以及液滴内部粘性耗散ΔEvis 式中，μ是水的粘度，ρ是水的密度，r是合并前PW-Cassie液滴的等效半径，为液滴宽度b的一半；最终，两个相同尺寸PW-Cassie液滴合并后的初始动能为 当Ek＞0时，表明液滴合并后仍然有多余的能量剩余，可以诱发弹跳现象；否则，液滴合并释放的表面能被液滴内部粘性耗散和表面粘附功消耗完，无法诱发液滴合并弹跳。

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