Impact and penetration dynamics of inkjet droplet within paper-like fibrous substrate by mesoscopic modeling
Impact and penetration dynamics of inkjet droplet within paper-like fibrous substrate by mesoscopic modeling
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通过介观建模研究喷墨液滴在纸状纤维基材内的冲击和渗透动力学
DOI：
10.1007/s00466-020-01856-8
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发表时间：
2020-05
影响因子：
4.1
通讯作者：
Li Pengpeng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Lei;Liu Li;Chen Jie;Jin Zhongshang;Li Pengpeng
液滴撞击和渗透到纸状介质中是各种自然和工业过程中的基本物理现象。采用格子Boltzmann模型和基于随机游动的随机格式，计算了惯性占优势的液滴与纤维介质之间的相互作用。结果表明，在非常早期的撞击阶段，液滴的扩散与表面润湿性、体积分数和Ohnesorge数无关。对于 ~ 体积分数为50%、润湿性为85°的纤维介质，渗透过程分为三个阶段。而对于低体积分数的纤维介质，液滴扩散阶段和渗透阶段耦合在一起，导致亲水润湿性的铺展宽度较小。结果表明，铺展宽度和穿透速度的间隔由和的曲线划分。Ohnesorge数和Reynolds数的影响对液滴的扩散和侵彻过程有很大影响。深入了解喷墨液滴对纸质纤维介质的影响，有利于纸业电子印刷产品的改进。
Droplet impact and penetration into the paper-like medium are essential physical phenomena in variety of natural and industrial processes. The lattice Boltzmann model coupled with random-walk-based stochastic scheme is presented to calculate the interactions between inertial dominated droplet and fibrous medium. Results show that the droplet spreading regime is independent of surface wettability, volume fraction, and Ohnesorge number at very early impact stage. For fibrous medium with volume fraction ~ 50% and wettability 85°, three stages of penetration process are observed. Whereas for low-volume-fraction fibrous medium, the phases of droplet spreading and penetration are coupled which results in a small spreading width for hydrophilic wettability. It is found that the spaces of spreading width and penetration rate are divided by the curve ofand. The effects of Ohnesorge and Reynolds numbers largely influence the behaviors of droplet spreading and penetration process. The in-depth insight of inkjet droplet impact onto the paper-like fibrous medium is beneficial for improving printed products in Paper Electronics.
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