• 제목/요약/키워드: Capillary spreading of droplet

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미세입자분산 액적의 고체면에서 모세퍼짐 현상에 관한 직접수치해석 기법개발 (DEVELOPMENT OF A NUMERICAL TECHNIQUE FOR CAPILLARY SPREADING OF A DROPLET CONTAINING PARTICLES ON THE SOLID SUBSTRATE)

  • 황욱렬;정현준;김시조;김종엽
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.14-19
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    • 2007
  • We present a direct numerical simulation technique and some preliminary results of the capillary spreading of a droplet containing particles on the solid substrate. We used the level-set method with the continuous surface stress for description of droplet spreading with interfacial tension and employed the discontinuous Galerkin method for the stabilization of the interface advection equation. The distributed Lagrangian-multipliers method has been combined for the implicit treatment of rigid particles. We investigated the droplet spreading by the capillary force and discussed effects of the presence of particles on the spreading behavior. It has been observed that a particulate drop spreads less than the pure liquid drop. The amount of spread of a particulate drop has been found smaller than that of the liquid with effectively the same viscosity as the particulate drop.

거친 발수 표면에 충돌하는 유체 방울의 팽창 및 수축 역학: 미세 유체 방울의 형성 (Spreading and retraction dynamics of a liquid droplet impacting rough hydrophobic surfaces: Formation of micrometer-sized drops)

  • 김의진;김정현
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.15-21
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    • 2021
  • In this study, we investigated the dynamics of a droplet impacting rough hydrophobic surfaces through high-speed imaging. Micrometer-sized structures with grooves and pillars were fabricated on smooth Polydimethylsiloxane (PDMS) surfaces by laser ablation. We used Newtonian and non-Newtonian liquid droplets to study the drop impact dynamics. De-ionized water and aqueous glycerin solutions were used for the Newtonian liquid droplet. The solutions of xanthan gum in water were prepared to provide elastic property to the Newtonian droplet. We found that the orientation of the surface structures affected the maximal spreading diameter of the droplet due to the degree of slippage. During the droplet retraction, the dynamic receding contact angles were measured to be around 90° or less. It resulted in the formation of the micro-capillary bridges between the receding droplet and the surface structures. Then, the rupture of the capillary bridge led to the formation of micrometer-sized droplets on top of the surface structures. The size of the microdroplets was found to increase with increasing the impacting velocity and viscosity of the Newtonian liquid droplets. However, the size of the isolated microdroplets decreased with enhancing the elasticity of the droplets, and the size of the non-Newtonian microdroplets was not affected by the impacting velocity.

방사광 X-선 영상법을 활용한 마이크로/나노 구조 표면에서의 액체 퍼짐 가시화 연구 (A Visualization Study of Liquid Spreading on Micro/nano Textured Surfaces with Synchrotron X-ray Imaging)

  • 곽호재;유동인;도승우;박현선;김무환
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제41권8호
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    • pp.531-536
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    • 2017
  • 최근들어 고체 표면의 젖음성을 향상시키기 위해 표면에 나노/마이크로 기술을 적용하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구를 통하여 나노 구조가 표면 젖음성을 향상 시킬 수 있고, 액체 퍼짐은 실 모세관(Capillary wicking)에 의해 형성된다는 것을 확인하였다. 그러나 대부분의 연구는 나노 구조의 작은 스케일때문에 분석하는데 어려움이 있어서 퍼짐현상을 정성적으로 분석하고 있다. 본 연구에서는 마이크로/나노/마이크로-나노 구조를 갖는 실리콘 표면에서의 액적 계면 거동을 정량적으로 분석하였으며, 계면의 거동은 방사광 X선 영상법으로 직접 측면가시화를 진행하였다. 그 결과 모든 구조 표면에서 퍼짐 현상이 발생하였고, 액체 계면의 거동이 서로 다르게 나타났다. 마이크로구조의 경우 일정한 액막 두께를 유지하며 퍼졌고, 나노구조는 완만한 경사를 갖는 것으로 나타났다. 마이크로-나노 구조의 경우 두 가지가 결합된 형태의 퍼짐현상을 보였다. 또한 액체의 퍼짐은 마이크로-나노 구조에서 가장 증진됨을 확인하였다.