Numerical study of drop spreading over saturated pores

Authors


Abstract

Numerical study of the dual effect of pores in liquid spreading over porous surface (flat and spherical) whereby liquid movement is facilitated as well as restricted (visualised by Khanna and Nigam [Khanna and Nigam, Chem. Eng. Sci. 57, 3401–3405 (2002)]) is presented to improve the present understanding of wetting. Using the volume of fluid (VOF) method in a two-dimensional solution domain, the influence of various parameters viz. drop volume, pore density, surface wettability and liquid properties on the liquid spreading over 2D pellets with saturated pores was numerically investigated. Simulation results were found to capture the key features of the liquid spreading over non-porous and porous surfaces qualitatively. The variation of spread factor and the apex height of liquid film with time were in a good qualitative agreement with the concept of dual action of pores. The liquid spreading was observed to have a direct proportionality with the pore density, that is, higher the number of pores, better was the liquid spreading. It was also observed that the influence of the pores on the liquid spreading was reduced with decrease in the surface wettability. It is expected that this numerical analysis of the liquid droplet spreading over saturated porous surface will be useful for better understanding of the physics of drop and pore (saturated) interactions.

Abstract

Une étude numérique du double effet des pores dans l'épandage de liquide sur une surface poreuse (plate et sphérique) au moyen de laquelle le mouvement du liquide est facilité et restreint (visualisé par Khanna et Nigam, 2002) est présentée pour améliorer la compréhension présente de l'humidification. En utilisant la méthode VOF (volume de fluide) dans un domaine de solution bidimensionnel, l'influence de divers paramètres, à savoir volume des gouttes, densité des pores, mouillabilité de la surface et propriétés des liquides du liquide répandu sur des granulats en 2D avec pores saturés a été analysée de façon numérique. On a découvert que les résultats de simulation ont ciblé les principales caractéristiques de l'épandage du liquide sur des surfaces non poreuses et poreuses de manière qualitative. La variation du facteur d'épandage et la hauteur de l'apex de la pellicule liquide avec le temps constituaient un bon accord qualitatif avec le concept de double action des pores. On a observé que l'épandage du liquide présente une proportionnalité directe avec la densité des pores, c.-à-d. plus il y avait de pores, meilleur était l'épandage du liquide. On a également observé que l'influence des pores sur l'épandage du liquide était réduite avec la diminution de la mouillabilité de la surface. On s'attend à ce que cette analyse numérique de l'épandage des gouttelettes de liquide sur une surface poreuse saturée permettra de mieux comprendre la physique des interactions entre les gouttes et les pores (saturés).

Ancillary