申请/专利权人：浙江工业大学

申请日：2021-04-19

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN113221055B

主分类号：G06F17/10

分类号：G06F17/10;G01B11/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2021.08.24#实质审查的生效;2021.08.06#公开

摘要：一种给定纳米柱表面PW‑Cassie液滴轮廓计算方法，包括：1建立给定纳米柱表面PW‑Cassie孤立液滴的模型：2基于PW‑Cassie液滴模型计算液滴几何参数之间的关系：3计算并绘制PW‑Cassie液滴轮廓：4估算冷凝实验图像中PW‑Cassie液滴的接触角和体积。本发明的优点是：提出了一种给定纳米柱表面PW‑Cassie液滴轮廓计算方法，根据给定的表面参数，即可获得相应体积下PW‑Cassie液滴的轮廓，并且可以根据实验拍摄的液滴图像估算液滴接触角和体积这些参数，有助于定量研究超疏水表面上的冷凝传热机理。

主权项：1.一种给定纳米柱表面PW-Cassie液滴轮廓获取方法，包括以下步骤：1建立给定纳米柱表面PW-Cassie孤立液滴的模型：根据冷凝实验的图像可知，PW-Cassie液滴的形态并且标准的球缺形，而更像是气球形；据此建立PW-Cassie孤立液滴的理论模型，由上半部分的球缺和下半部分的倒圆台组合而成；由于液滴形状为轴对称图形，为方便计算，考虑液滴轮廓的一半，并且将其绕原点旋转90°；u轴为液滴高度方向的对称轴，v轴为液滴基底方向，rb是接触圆半径，l是倒圆台的母线长，R是球缺部分的半径，h1、h2分别是倒圆台和球缺的高，h是液滴的总高；对于给定的纳米柱表面，纳米柱边长x，间距y，高度z，根据young’s方程确定给定表面上的平衡接触角 式中，γsl、γsv、γlv为别是固-液、固-气、液-气表面张力，r是纳米柱表面的粗糙度，用纳米柱总表面积和投影面积的比值计算 2基于PW-Cassie液滴模型计算液滴几何参数之间的关系：对于PW-Cassie液滴模型，以接触圆半径rb、接触角θ、母线l为三个基础参数，液滴的其他参数由此推导；倒圆台的高 球缺的半径 球缺的高 倒圆台部分的体积 球缺部分的体积 则PW-Cassie液滴的总体积 3计算并绘制PW-Cassie液滴轮廓：根据PW-Cassie液滴的理论模型和推导的参数，给出液滴的函数解析式 根据公式8，给定液滴体积、接触圆半径、接触角计算出母线长，代入公式9就可以根据函数表达式绘制PW-Cassie液滴的轮廓；4估算冷凝实验图像中PW-Cassie液滴的接触角和体积；冷凝实验过程中，可以用环境扫描电子显微镜ESEM或者CCD高速相机拍摄液滴图像，但是冷凝液滴的接触角和体积无法直接并且较难获得；基于液滴轮廓模型和计算方法，可以从图像上较容易测得的液滴高度h、宽度b、接触圆直径d这三个参数，进一步估算液滴的接触角和体积；以高度h、宽度b、接触圆直径d为基础参数，其他参数在此基础上推导；接触圆半径 球缺的半径 球缺的高 球缺部分的体积 倒圆台的高 倒圆台部分体积 同时，液滴的高度写成 则PW-Cassie液滴的总体积 因此，根据公式16可以求解计算出PW-Cassie液滴接触角θ，在获得接触角的基础上根据公式17估算PW-Cassie液滴的体积。

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权利要求：

百度查询： 浙江工业大学 一种给定纳米柱表面PW-Cassie液滴轮廓的计算方法

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