Учёные Томского политехнического университета и Института теплофизики СО РАН смоделировали процесс удара капли воды о твёрдую поверхность, выявив закономерности её растекания. Разработанная численная модель позволит точнее прогнозировать взаимодействие жидкостей и поверхностей, что полезно для струйной печати, покраски и антиобледенения.
Исследование показало, что поведение капли зависит от скорости её удара. При низких скоростях (до 0,5 м/с) капля сохраняет круглую форму, при средних (1,2–2 м/с) становится многоугольной, а при высоких (свыше 3 м/с) образуются характерные «пальцы». Учёные установили, что их количество зависит от угла контакта с поверхностью.
«Разработанный метод задает очень высокую планку в отношении прецизионности осаждения капель жидкости на определенные поверхности, максимально приближая процесс деформации одиночной капли и её нанесения к реальным рабочим процессам»,
— Иван Вожаков, старший научный сотрудник Института теплофизики СО РАН.
Для повышения точности моделирования исследователи модифицировали функцию Хоффмана, что позволило предсказывать максимальное растекание капли с точностью до 7%. Также они подтвердили зависимость формы капли от её обода: если при ударе он выпуклый, формируются «пальцы».
В дальнейшем учёные планируют изучить влияние шероховатости поверхности на образование капельных структур и критическую длину волны, что поможет ещё точнее прогнозировать динамику жидкостей и их взаимодействие с материалами.
Источник: пресс-служба Томского политехнического университета
