Podrobno

Machine learning analysis of droplet spreading and splashing for various liquids and different surface wettability
ID Panjan, Nejc (Avtor), ID Berce, Jure (Avtor), ID Jereb, Samo (Avtor), ID Zupančič, Matevž (Avtor), ID Golobič, Iztok (Avtor), ID Može, Matic (Avtor)

URLURL - Izvorni URL, za dostop obiščite https://www.mdpi.com/2413-4155/8/9/262 Povezava se odpre v novem oknu
.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (26,13 MB)
MD5: 0FDCCCFF27B10ADF448EDE03A638F4F7

Izvleček
Accurate prediction of droplet impact behavior is essential for applications including spray cooling, coating technologies, additive manufacturing, and inkjet printing. Conventional analytical and empirical models often have limited predictive capability because of the nonlinear interactions among liquid properties, impact conditions, and surface wettability. This study develops machine learning models to predict the maximum spreading coefficient and the critical spreading–splashing threshold velocity using an experimental dataset of more than 700 droplet impacts spanning multiple liquids and hydrophilic, hydrophobic, and superhydrophobic surfaces. Gaussian process regression (GPR) achieved the highest predictive accuracy, predicting the maximum spreading coefficient with coefficients of determination exceeding 0.99 and outperforming widely used empirical correlations. Evaluation using an externally sourced dataset demonstrated satisfactory model transferability, while a second GPR model accurately predicted the critical spreading–splashing threshold velocity within the investigated parameter space. Shapley Additive Explanations (SHAP) and Individual Conditional Expectation (ICE) analyses showed that impact velocity is the dominant predictor of maximum spreading, whereas surface tension primarily governs splash onset, consistent with established droplet-impact physics. These results demonstrate that interpretable machine learning models provide accurate, physically meaningful predictions across diverse liquid–surface systems, in regimes where the input parameters are not scarcely populated, and offer an alternative to conventional empirical correlations.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:droplet impact, machine learning, maximum spreading coefficient, splashing threshold
Vrsta gradiva:Članek v reviji
Tipologija:1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:FS - Fakulteta za strojništvo
Status publikacije:Objavljeno
Različica publikacije:Objavljena publikacija
Leto izida:2026
Št. strani:25 str.
Številčenje:Vol. 8, iss. 9, art. 262
PID:20.500.12556/RUL-188115 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:532:004.85
ISSN pri članku:2413-4155
DOI:10.3390/sci8090262 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:291538691 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:18.09.2026
Število ogledov:51
Število prenosov:6
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Gradivo je del revije

Naslov:Sci
Založnik:MDPI
ISSN:2413-4155
COBISS.SI-ID:21674006 Povezava se odpre v novem oknu

Licence

Licenca:CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
Opis:To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:trk kapljice, strojno učenje, maksimalni koeficient širjenja kapljice, meja razpada kapljice

Projekti

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P2-0223
Naslov:Prenos toplote in snovi

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J2-50085
Naslov:Raziskave medfaznih pojavov kapljic in mehurčkov na funkcionaliziranih površinah ob uporabi napredne diagnostike za razvoj okoljskih tehnologij prihodnosti in izboljšanega prenosa toplote (DroBFuSE)

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj