中国空间科学技术 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (4): 61-69.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0058
霍晓智1,2,3,王晴1,3,顾君苹2,王战涛4,王庆功2,*,于强1,*
HUO Xiaozhi1,2,3,WANG Qing1,3,GU Junping2,WANG Zhantao4,WANG Qinggong2,*,YU Qiang1,*
摘要: 采用电润湿效应可以实现液滴的界面控制与流体输运,且它具有响应时间短、功耗低、过程可逆等优点,在地面及空间微重力环境下具有广泛应用前景。基于电润湿效应的液滴输运主要靠电场提供表面电润湿力,一般忽略重力的影响;但当液滴需要沿着重力方向输运或克服重力实现界面控制时,重力的作用不可忽略。面向空间应用,针对不同重力约束条件对电润湿输运动力学的影响开展研究。设计了电润湿作用液滴输运系统,建立了电润湿力驱动的液滴输运数值模拟模型;通过捕捉液滴前边缘位置来设置电极的开关状态,形成了瞬态电润湿作用连续驱动液滴运动的方法。首先研究了液滴在零重力场下电润湿连续输运动力学及其界面行为规律;进而考虑不同重力场/逆重力场条件,获得不同重力水平对液滴电润湿输运过程的影响。研究结果表明,该电润湿系统能够实现液滴的连续快速输运,输运速度达到0.28m/s左右;液滴输运速度随施加电压增加而线性增加;接触线滑移速度受液滴与电极间接触面积的影响,当液滴体积增大时,液滴输运速度显著减小;随着液滴体积增大,重力的影响增强,但所施加的电压范围能够克服-2g的重力水平,实现液滴抗重力输运。研究获得了不同重力条件对液滴电润湿输运行为的约束规律,可为空间变重力环境下液滴收集与输运提供理论基础。