Physics of fluids莱顿弗罗斯特效应现象原理

发布时间:2020-08-31 02:08:34 浏览: 次作者:www.tl6.net

小编说：随着国赛的结束，IYPT2019系列赛事终于画上了圆满的句号。但许多PTers还是有些意犹未尽，到底那个参数起什么作用？到底理论能否解释实验现象？我辛苦一年的实验结果能否向学术杂志投稿？种种疑问挠头，不妨让我们来看看往来大佬是怎么做的吧！*********************************************************

2017年CUPT第五题莱顿弗罗斯特星，研究炙热的表面上液滴产生的星形振动。南京大学物理学院董家豪、刘宇平、徐乾等同学研究了其参数共振的机制激发不同星形振动模式的原理和条件，发现历年来文献所用公式与实验结果存在系统性的偏差。文章通讯作者为南京大学王思慧教授，作者同时还感谢南京大学吴小山教授，万建国教授，罗同学的建设性讨论。

让我们来回顾一下赛题吧！

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5.LeidenfrostStars莱顿弗罗斯特星

IntheLeidenfrosteffect,awaterdropplacedonahotsurfacecansurviveforminutes.Undercertaincircumstances,suchadropdevelopsoscillatingstarshapes.Inducedifferentoscillatorymodesandinvestigatethem.

在莱顿弗罗斯特效应中，一个水滴，可以在炙热的表面上存在几分钟。在某些特殊的条件下，这样的水滴会产生星形振动。请引入不同的振动模式，并且研究他们。

长期以来，描述液滴振动的瑞利公式仅仅描述了液滴的角向振动，无法描述液滴上表面振动。该文章考虑液滴表面法拉第波和角向振动的耦合运动，通过重新建立模型，导出了液滴三维振动正确的色散关系。这一结果于2019年8月发表在AIP旗下的Physicsoffluids，审稿人评价“bringssignificantcontributiontothesubject.”。编辑认为代表了该期刊的最佳水平，被选为FeaturedArticle在网站首页进行宣传。

感兴趣的同学，可以下载全文仔细阅读，文章全文链接：https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5112007。

论文精彩片段节选（翻译仅供参考）：

1.理论模型：该文作者考察了疏水表面上的水滴的振动，静态疏水板上的水滴在表面张力和自身重力的作用下，可以近似为一个有厚度的圆柱体。在垂直方向周期性驱动力的作用下，液滴初始角对称性被破坏，液滴呈星形摆动。首先，作者推导出星形角向振动模式和液滴上表面法拉第波运动模式，并讨论了它们的耦合机制；接着，演示了外部驱动力如何参数化地激发液滴振动；最后

提出了一个能够描述这种液滴振动频率，以及对应的角向振动和表面运动模式的准三维色散关系。