Почему пылающие капли отскакивают от холодных поверхностей?

При столкновении горячей или горящей капли с твердой поверхностью образуется тонкий воздушный слой, который не позволяет капле прочно зафиксироваться и приводит к её отскоку. Этот эффект принципиально отличается от классического эффекта Лейденфроста, когда вода, падающая на раскаленную поверхность, скользит по паровой подушке.
Почему пылающие капли отскакивают от холодных поверхностей?
Изображение носит иллюстративный характер

Разница температур между каплей и холодной опорой вызывает быстрое охлаждение нижней части капли, в то время как верхняя часть сохраняет высокую температуру. Возникающая внутренней циркуляция, при которой более горячая жидкость направляется от краев к основанию, вытягивает воздух и формирует невидимый барьер, препятствующий полному контакту с поверхностью.

Исследования в журнале Newton проводились с использованием гексадекана – нефтеподобной жидкости, испытываемой в состояниях комнатной температуры, нагретой до 120°C (248°F) и горящего состояния. Эксперименты охватывали поверхности различных типов: гладкие, поцарапанные и обладающие жидкостеотталкивающими свойствами.

При падении капель комнатной температуры наблюдалось их прилипание к любой из испытанных поверхностей. В отличие от этого, нагретые и горящие капли, под влиянием быстро возникающих термических процессов, отскакивали, что подтверждало ключевую роль температуры в формировании воздушной подушки под каплей.

Высокоскоростные и тепловизионные камеры вместе с компьютерным моделированием зафиксировали, что при приближении горячей капли к холодной поверхности её нижняя часть охлаждается быстрее, чем верхняя. Это создает внутренняя циркуляцию, которая направляет горячую жидкость к основанию, втягивая воздух и формируя тонкий невидимый слой, вызывающий эффект отскока.

Pingan Zhu из City University of Hong Kong, Китай, отметил: «Мы начали с очень фундаментального вопроса: что произойдет, когда горящая капля столкнется с твердой поверхностью?» Он добавил: «Понимание того, почему горячие капли отскакивают, — это не просто вопрос любопытства, у этого исследования могут быть реальные практические применения. Наше исследование может помочь защитить воспламеняющиеся материалы, такие как текстиль, от воздействия горящих капель. Локализация огня и замедление его распространения дадут пожарным дополнительное время для тушения».

Использование жидкостеотталкивающих покрытий показало, что на пластиковых поверхностях горящие капли собираются в компактные сферические бусинки, что существенно сокращает площадь контакта с основой и снижает риск деформации и возгорания материала.

Открытия исследования находят применение и в двигателях внутреннего сгорания, где прилипание топливных капель приводит к неэффективному сгоранию и потере энергии. Применение жидкостеотталкивающих покрытий способствует образованию компактных капель, которые сгорают полностью, снижая расход топлива и повышая эффективность работы агрегатов.


Новое на сайте

20854Как дешёвые Android-смартфоны превращаются в чужие прокси? 20853В Индии имя звонящего появится на экране вместе с номером 20852Как проверить готовность команды к звонку с клонированным голосом? 20851Уязвимости MarkLogic: делегированные права могли открыть путь к администраторскому... 20850Как GitHub закрыл лазейку, угрожавшую тысячам npm-пакетов? 20849Hirudo подменяет банковские приложения, чтобы обойти их защиту 20848Как Vghost превратил старую ошибку Linux в путь к root? 20847Уязвимости в PAN-OS и Cisco Secure Email Gateway уже используют атакующие 20846Как уязвимость GitLab могла открыть сервер для чужого кода? 20845Уязвимость SAP Cloud SDK могла отправить OAuth2-секреты злоумышленнику 20844Уязвимость в Nextcloud открыла путь к веб-оболочкам на серверах 20843Смогут ли малые ИИ-модели превратить бытовую технику в ботнет? 20842Пять уязвимостей NGINX: кому грозит риск и как закрыть его 20841Тайный диктофон в OpenAI: что утверждают следователи 20840Как проверять уязвимость входа, не заходя дальше дозволенного?
Ссылка