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一滴莱顿弗罗斯特效应的水珠在旋转,呈现苏菲派旋转舞的姿态。

A standing Leidenfrost drop with Sufi whirling.

作者信息

Yang Jinlong, Li Yong, Wang Dehui, Fan Yue, Ma Yuanyuan, Yu Fanfei, Guo Junchang, Chen Longquan, Wang Zuankai, Deng Xu

机构信息

Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China.

Digital Media Art Key Laboratory of Sichuan Province, Sichuan Conservatory of Music, Chengdu 610021, China.

出版信息

Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Aug 8;120(32):e2305567120. doi: 10.1073/pnas.2305567120. Epub 2023 Aug 1.

DOI:10.1073/pnas.2305567120
PMID:37527348
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10410755/
Abstract

When a water drop is placed on a hot solid surface, it either undergoes explosive contact boiling or exhibits a stable state. In the latter case, the drop floats over an insulating layer of vapor generated by rapid vaporization of water at the surface/drop interface; this is known as the Leidenfrost state. Here, we discuss a previously unrecognized steady state in which a water drop "stands" on a hot smooth surface. In this state, the drop stabilizes itself with partial adhesion on the hot surface, leading to unique deformation and rotation behavior reminiscent of Sufi whirling-a form of spinning dance. Our analysis of this standing Leidenfrost state reveals the underlying mechanisms that drive the drop's stable partial adhesion and subsequent deformation with rotation. The heat-transfer efficiency of this standing state is up to 390% greater than that of the traditional floating Leidenfrost state.

摘要

当一滴水放置在热的固体表面上时,它要么经历爆发性接触沸腾,要么呈现出稳定状态。在后一种情况下,液滴漂浮在由表面/液滴界面处水的快速汽化产生的蒸汽绝缘层上;这被称为莱顿弗罗斯特状态。在这里,我们讨论一种以前未被认识到的稳态,其中一滴水“站立”在热的光滑表面上。在这种状态下,液滴通过在热表面上的部分粘附来使自身稳定,从而导致独特的变形和旋转行为,让人联想到苏菲旋转舞——一种旋转舞蹈形式。我们对这种站立的莱顿弗罗斯特状态的分析揭示了驱动液滴稳定部分粘附以及随后伴随旋转的变形的潜在机制。这种站立状态的传热效率比传统的漂浮莱顿弗罗斯特状态高出390%。

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