Томские ученые математически описали растекание капли

Открытие пригодится в струйной печати и лакокрасочной промышленности

Томские ученые совместно с коллегами из Института теплофизики СО РАН провели комплексное исследование, посвященное поведению капель воды при их взаимодействии с твердой поверхностью. Впервые была разработана численная модель, описывающая деформацию капли, образование «пальцев» и процесс максимального растекания. Результаты работы опубликованы в журнале International Communications in Heat and Mass Transfer (Q1, IF: 6.4).

Научная группа математически рассчитала и экспериментально подтвердила, как скорость капли и параметры поверхности влияют на ее деформацию. Исследования показали, что при низкой скорости соударения (менее 0,5 м/с) капля сохраняет круглую форму. При средней скорости (от 1,2 до 2 м/с) пятно становится многоугольным, а при высокой скорости (свыше 3 м/с) на капле начинают формироваться «пальцы». Эти особенности связаны с углом контакта, скоростью движения контактной линии и характером взаимодействия капли с поверхностью.

Одной из ключевых инноваций стало использование модифицированной функции Хоффмана, учитывающей гистерезис контактного угла и скорость смачивания. Благодаря этому удалось повысить точность численных расчетов на 7% по сравнению с существующими моделями. Исследование позволило с высокой степенью детализации предсказать динамическую деформацию капли до момента ее максимального растекания, включая образование «пальцев» на ободе.