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液滴撞击表面现象在工业生产、农药喷洒、生物医学和航空航天等领域普遍存在,碰撞过程中液滴的铺展、反弹或破碎等行为特征和规律,对实际应用具有重要指导意义。本文首先通过等离子处理技术获得了具有不同亲疏水性的碳纳米管(CNT)阵列表面,并对其进行液滴撞击实验,获得了改变纳米形貌表面润湿条件对液滴撞击行为的影响规律和基本特征。同时,借助COMSOL Multiphysics软件对液滴撞击光滑固体表面的动态变化过程特征进行了数值模拟研究,在对实验和模拟结果比较研究基础上提出了一种新型混合动态接触角模型,对一些相关研究具有一定指导意义。主要工作和结论如下:(1)借助高速摄影装置,系统研究了不同韦伯数(We)情况下液滴撞击超疏水CNT阵列表面(静态接触角155°)的动态演化特征。We从0.3增大到416.7的过程中,液滴依次表现出粘附、完整反弹、断裂反弹、破碎等不同的变化特征。根据We范围对液滴动态演化过程进行分类,为预测超疏水条件下液滴撞击的行为特征提供了参考。在We=1.4-109.6的范围内,液滴反弹过程中未观察到破碎现象,此时液滴与壁面的接触时间(t_c)和速度无关,但与液滴直径近似呈线性关系。(2)利用等离子表面处理技术,对超疏水CNT阵列进行表面改性处理,得到静态接触角分别为29°、84°、105°、135°和148°的不同润湿性CNT阵列表面。在液滴韦伯数为1.4-298的范围内对上述表面进行了撞击实验,发现液滴的动态演化特征受韦伯数与表面润湿性的共同作用和影响,分析提出了液滴撞击CNT阵列的行为分布区域图,能够进一步为预测液滴撞击不同润湿表面的行为提供参考。通过液滴在中等韦伯数(We=1.4,6.6,17.5和33.2)条件下的碰撞实验数据,总结了液滴撞击不同亲疏水性表面过程中铺展因子和动态接触角的变化规律。(3)借助COMSOL软件,对液滴撞击155°超疏水表面的动态行为进行了数值模拟研究。采用改进的水平集方法,并分别引入描述动态接触角变化的Kistler模型和Blake模型,对模拟结果与实验值进行了比较,发现在液滴铺展和收缩两个不同阶段,依据Kistler模型和Blake模型的模拟结果分别与实验值更接近,由此提出一种综合上述两种模型优点的Kistler-Blake混合动态接触角模型。通过对多组实验数据和基于混合模型模拟结果的比较,验证了该模型的可靠性和准确性。(4)采用混合接触角模型,对液滴撞击不同润湿性的表面进行了数值模拟研究。液滴韦伯数分别为1.4、6.6和33.2,表面接触角分别为29°、84°、105°、135°和148°,通过对模拟结果的分析和实验结果的对比,发现混合模型对亲水(29°和84°接触角)和疏水(148°接触角)表面的液滴碰撞行为吻合较好。而对接触角由一般疏水向超疏水过渡区(105°和135°接触角)的模拟,液滴仅在铺展阶段和实验结果较一致,在收缩阶段两者偏差较大。模拟过程中液滴无论振荡或反弹,混合模型的动态接触角都在静态接触角周围振荡,振荡幅度分别与静态接触角和We成反比和正比。