关于“液滴”
之新颖研究
当吾尚为学生时，亦苦思可创作何等新颖之研究。今结合研究方向，欲于“液滴”一题，略谈之。
“液滴”乃寻常之物，若欲以之作出新颖之研究，实非易事。有学者将“超声波”与“液滴”结合，探讨超声波作用下液滴之形态变化；有学者将“电场”与“液滴”结合，研究电场中液滴之运动过程，亦有学者研究液滴之蒸发。上述新颖之方向往往涉及多种物理场，虽可用COMSOL以探究，然大多数学子仅擅长COMSOL之基础操作，对于复杂之耦合问题往往束手无策。
是否有只需COMSOL基础操作即可实践之关于“液滴”之新颖研究？吾在此推荐两个方向：1、液滴撞击；2、液滴自运移。
01
论被撞击壁面之特性，探讨异性润湿壁面之撞击
如下图示，可设壁面圆心与圆周之亲疏水性各异，以探最简液滴撞击异性润湿壁面之研究。亦可顺势测量液滴之高度，以反映液滴之振荡情况。
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圆心黑色部分为接触角60度之亲水壁面，圆周灰白部分为接触角120度之疏水壁面（动图）
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圆心黑色部分为接触角120度之疏水壁面，圆周灰白部分为接触角60度之亲水壁面（动图）
如下图示，可通过设壁面之润湿性为对半，以更深入探究液滴撞击之行为。可见不同形态之润湿壁面，对液滴之铺展行为皆有不同影响。
黑色部分为接触角120度之疏水壁面，灰白部分为接触角60度之亲水壁面（动图）
黑色部分为接触角120度之疏水壁面，灰白部分为接触角60度之亲水壁面（静图）
02
论被撞击壁面之特性，探讨移动壁面之撞击
如下图示，为一组液滴撞击移动壁面之结果，其中液滴设初始速度为1.5米每秒，探讨液滴撞击壁面沿X轴方向移动速度分别为0米每秒、1米每秒、2米每秒、3米每秒和4米每秒之情况。
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液滴击于移动之平面上，平面移动速度为0米每秒、1米每秒、2米每秒、3米每秒及4米每秒。（动图）
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液滴击于移动之平面上，平面移动速度为0米每秒、1米每秒、2米每秒、3米每秒及4米每秒。（静图）
03
液滴融合弹起
液滴融合弹起乃液滴撞击之变形情况。二维之双液滴融合弹起已研究至深，故可考虑研究三维之多液滴融合弹起，或可有额外之有趣发现。
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三维多液滴弹起，依次为双液滴、三液滴、四液滴弹起。（动图）
04
忽有所感，新研究方向油然而生
研究原理之突破甚难，故可降低层次，多从事复合型之新颖研究。
例如将“液滴击于异性润湿之平面上”与“液滴击于移动之平面上”相结合，探讨液滴击于移动异性平面上之情况；将“液滴击于异性润湿之平面上”与“三维多液滴融合弹起”相结合，探讨三维多液滴于异性润湿平面上之融合弹起；将“液滴击于移动之平面上”与“三维多液滴融合弹起”相结合，探讨三维多液滴于移动平面上之融合弹起。
01
论被撞击壁面之特性，探讨异性润湿壁面之撞击
如下图示，乃液滴在润湿梯度壁面之上自主运移之情况。此案例之完整建模过程可观此视频。[1]
壁面最左端之接触角为90度，最右端之接触角为70度（动图）
02
滴液在特殊流道之内的自运移
如下图示，在表面张力梯度的作用下，液滴会在锥形流道内发生自运移。当接触角较小时，液滴会自发向锥形流道窄端移动；当接触角较大时，液滴会自发向锥形流道宽端移动。欲知此例之详情，请参阅此文。[2]
液滴接触角30度和170度，液滴分别向流道窄端和宽端迁移。（动图）
03
液滴在特殊纹路上的自我迁移
如下图示，液滴在亲水非平行条纹上自发移动。
黑色部分接触角为60度，灰白部分接触角为120度，液滴自运移（动图）
04
忽有所感，新研究方向油然而生
于作斯文之际，又思得数复合型创新点。将“亲水非平行条纹”易为“疏水非平行条纹”，探讨液滴之自运移状况；将“亲水非平行条纹”与“梯度润湿壁面”相结合，探讨液滴在梯度亲水非平行条纹上之自运移状况；将“梯度润湿壁面”予以拓展，于平面上增添某些障碍物或将平面改为粗糙面，进一步探讨液滴之自运移规律。
本文与众共享若干新颖 “液滴”之研究，亦提出数个目前鲜有探讨之复合型创新方向。实言，“原理突破性”之研究甚难达成，故众人宜调整心态，初期可从既有之研究方向入手，通过“修补完善”以形成自家之研究体系。
参考文献
[1]https://www.bilibili.com/video/BV1494y1r7sm/?spm_id_from=333.788&vd_source=fc522462f018b32dd1984d284739bc69
[2] https://www.bilibili.com/read/cv25559637/
第十一次COMSOL网络课程，本次课程是专门针对“液滴撞击”这一细分方向开设的课程，对COMSOL“两相流，相场”模块进行系统学习，对“液滴倾斜撞击”“液滴撞击异性润湿壁面”“液滴撞击移动壁面”“液滴撞击旋转壁面”等经典案例进行手把手保姆式教学。课程详情欢迎添加本人QQ：1175632717 或 2302260349 咨询。
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