Моделирование температурного поля испаряющихся капель на твердой подложке

С. З. Дунин, О. В. Нагорнов, В. П. Трифоненков

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва, Российская Федерация

Аннотация: Исследуется спонтанное испарение капель жидкости с горизонтальных подложек в неизотермическом приближении. Получены аналитические выражения для температуры и концентрации пара как функции безразмерных параметров, выраженные через термодинамические параметры подложки, жидкости и пара. Учет температурных поправок позволяет рассчитать силу Марангони, определяющую термокапиллярные течения в капле. Определены значения параметров, при которых немонотонный профиль температур порождает силы Марангони, которые меняют знак, и возникают линии стагнации. Установлены максимальные значения краевых углов, при которых имеются точки стагнации в капле при различных соотношениях теплопроводностей. Определены критические значения коэффициентов теплопроводностей жидкости и подложки, при которых возбуждаются разнонаправленные течения. Проведены сравнения температурных полей с экспериментальными данными. Проведен анализ динамики изменения краевого угла и испарения массы капли.

Ключевые слова: испарение капли, сила Марангони, точки стагнации.