Experimentelle und theoretische Untersuchung der Solidifizierung aufprallender Tropfen bei moderaten Aufprallgeschwindigkeiten

Zusammenfassung Die Ausbreitung von flüssigen Tropfen auf kalten festen Substraten ist ein kompliziertes Problem, das Wärmeübertragung, Fluiddynamik und Phasenwechselphysik beinhaltet, kombiniert mit komplexen Benetzungsverhalten an der Kontaktlinie. Das Verständnis der Physik hinter der nicht-isothermalen Ausbreitung von Tropfen ist von größter Bedeutung aufgrund seiner breiten Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Industrie, wie zum Beispiel in additiven Fertigungsprozessen. Diese Arbeit konzentriert sich hauptsächlich darauf, die wichtigen physikalischen Parameter zu bestimmen, die an der nicht-isothermalen Ausbreitung von Tropfen mit niedrigem Kontaktwinkel (weniger als 90 Grad) beteiligt sind, sowie die Geometrie nach der Solidifizierung von aufprallenden Tropfen mit moderater Aufprallgeschwindigkeit zu steuern, bei der die Ausbreitung durch Aufprallgeschwindigkeiten angetrieben wird, jedoch keine Fingerbildung oder Instabilitäten an der Kontaktlinie auftreten. Durch analytische Modellierung wird eine mögliche Erklärung für die Feststellung der Kontaktlinie erzeugt, die zeigt, dass der endgültige Radius von Tropfen moderater Aufprallgeschwindigkeit unabhängig von den Anfangsbedingungen, einschließlich der Aufpralldynamik und Temperaturgradienten, ist. Die prognostische Fähigkeit dieses Modells wird durch experimentelle Ergebnisse bestätigt.