Evaporation induced flow inside circular wells
Yu. Yu. Tarasevich, I. V. Vodolazskaya, O. P. Isakova, M. S. Abdel Latif
计算了液体在开口圆井中不同蒸发方式下液滴内部的流场和高度平均径向速度。
Flow field and height averaged radial velocity inside a droplet evaporating in an open circular well were calculated for different modes of liquid evaporation.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Natural convection above circular disks of evaporating liquids
我们从理论和实验上研究了由于蒸汽和周围气体之间的密度差而存在自然对流的液体圆盘的蒸发。从上面的热对流加热盘和我们的系统之间的类比，我们推导出标度律来描述蒸发速率。局部蒸发速率取决于气相中边界层的存在，使得总蒸发速率由不同缩放贡献的组合给出，其反映了边界层的结构。我们将我们的理论预测与在湿度控制的环境中用水进行的实验进行比较，这验证了我们的方法。
Evaporation of non-circular droplets
本研究针对扩散限制下非圆形薄液滴蒸发的非直线混合边界难题，提出新型渐近方法得到蒸发通量渐近解，验证其适用于多种形状液滴，并详细分析了大液滴溶质沉积的可解析案例。
Marangoni instability triggered by selective evaporation of a binary liquid inside a Hele-Shaw cell
界面稳定性对于许多涉及两个不混溶相之间的传热和传质的过程是重要的。当这种转移以二元溶液的蒸发形式发生时，其中一种组分比另一种组分更易挥发，可能会出现表面张力的梯度。这些梯度最终会破坏液-气界面的稳定性。在本工作中，我们研究了乙醇-水溶液的蒸发，其中乙醇具有较大的挥发性。将该溶液包含在水平Hele-Shaw池中，该池从一端开放以允许蒸发到空气中。然后在液-气界面处触发马兰戈尼不稳定性。我们研究这种不稳定性的时间演变，通过观察它对大部分液体的影响。更具体地说，对流细胞的生长是可视化的共聚焦显微镜和接近界面的速度场测量与微粒子图像测速。基于准二维方程的数值模拟结果令人满意地与实验观察相比，即使不考虑蒸发冷却，虽然这种冷却可以在实验中发挥额外的作用。此外，线性稳定性分析应用到一个简化版本的准二维方程显示出相当好的协议，从模拟结果在早期的时候，不稳定性刚刚被触发，没有粗化发生。特别是，我们发现一个临界Marangoni数低于该政权的稳定性预测。
Hydrothermal waves in evaporating sessile drops
液滴蒸发是一种简单的蒸发现象，但其机理尚不清楚。科学界基于实验和数值工作的一个共同协议证明，大多数蒸发发生在三线。然而，由于缺乏对在蒸发下在液滴内部发展的对流单元的知识，蒸发速率仍然是凭经验预测的。固着液滴的蒸发比它看起来更复杂，这是由于与加热基底的传导、液滴内部的对流和传导以及与气相的对流和扩散的耦合。即使对于数值模拟，三相传热的耦合也会导致复杂的情况需要解决。我们提出了最近的实验流体动力学视频使用FLIR SC-6000加上10微米的分辨率的显微镜镜头，观察在红外波长的固着液滴的蒸发。3至5微米的范围适用于观察到的乙醇、甲醇和FC-72流体，因为它们对红外线都是半透明的。
Contribution to the modeling of a liquid film flowing down inside a vertical circular tube
本文着重于建立垂直管道内向下流动的薄液膜的二维模型。该模型基于大波长假设，适用于高雷诺数和韦伯数。
Analytical solution for inviscid flow inside an evaporating sessile drop
本文分析了蒸发液滴内的无粘流动。求解场方程E^2（Psi）=0得到流函数。得到了任意接触角和蒸发通量沿自由边界分布的精确解析解。具体的结果和计算蒸发对应的均匀通量和纯扩散气相运输到一个无限的环境。润湿和非润湿接触角被认为是在每种情况下的流动模式进行说明。讨论了小接触角和半球形液滴的极限行为。对于液滴的接触线在蒸发过程中被固定或自由移动的情况，考虑了上述所有类别。
Analytical solution of Stokes flow inside an evaporating sessile drop: Spherical and cylindrical cap shapes
精确的解析解导出的球形和圆柱形帽状的蒸发固着液滴内的斯托克斯流动。结果对任意接触角都是有效的。只要通量在接触线处有界，就可以得到沿自由表面的任意蒸发通量分布的解。场方程E^4（Psi）=0和Del^4（Phi）=0分别在球帽和圆柱帽的情况下求解。具体的结果和计算蒸发对应的均匀通量和纯扩散气相运输到一个无限的环境。润湿和非润湿接触角被认为是在每种情况下的流动模式进行说明。对于汽相扩散控制蒸发的球冠，当接触角在0<theta_c<pi范围内时，汽相的质量通量在接触线处变为奇异。当求解液相输运时，需要对该条件进行修改。所有上述类别的液滴被认为是以下两种情况：接触线被钉扎或自由移动蒸发过程中。目前的粘性流动行为进行比较，以前报道的无粘流动行为。可以看出，粘性流的流线比相应的无粘流的流线离基底更远。
Evaporation of sessile water droplets on horizontal and vertical bi-phobic patterned surfaces
本文介绍了一个实验研究的热传输到单个水滴蒸发加热双疏表面组成的超疏水矩阵与圆形疏水图案与强大的接触线钉扎。将8 μ l体积的单个水滴置于预热的表面上，并使其在开放的实验室环境中蒸发。我们调查的基板取向（水平和垂直）的蒸发动力学的影响。使用光学和红外成像，我们报告液滴流体动力学和传热特性的蒸发液滴。总的来说，垂直表面上的蒸发效率更高，总传热率更高，蒸发时间缩短10%。与直觉相反，在垂直表面上，基板-液滴界面热通量在下部接触线附近高于上部区域，尽管在底部具有高接触角和预期的楔形效应。同时，液滴下部的温度较低。我们将这种明显的异常归因于显热和蒸发之间的竞争，以及与水平表面相比修改后的对流签名（液滴和气相内）。我们还表明，一旦接触角在上部和下部的接触线变得相等的蒸发过程结束时，热签名变得均匀。这项工作的见解可以指导喷雾冷却装置的设计，或用于在基于蒸发的制造技术和喷墨打印过程中改变颗粒沉积模式。
Particle deposition after droplet evaporation on super-hydrophobic micro-textured surfaces
我们研究了当一滴胶体颗粒在由微柱制成的超疏水表面上干燥时获得的最终沉积物的大小和形状。正如预期的那样，大多数颗粒位于圆形区域内，其半径大致对应于结构内液体刺穿的拉普拉斯压力阈值（Cassie-Wenzel转变），由于接触线钉扎引起咖啡污渍沉积。尽管宏观上液体/固体摩擦很低，但在主环外部区域的柱顶部观察到微小沉积物，这一点不太令人期待。实验进行了不同的颗粒浓度和初始体积的下降，以确定这些参数对沉积物的尺寸分布的影响。根据最近的非挥发性液体滑动滴的实验，提出了微小沉积物的微观见解。
Counter-intuitive evaporation in nanofluids droplets due to stick-slip nature
我们的实验研究了无座乙醇液滴的蒸发特性的Al $_2$ O $_3$和Cu纳米粒子的大小为25 nm和75 nm的加热基板上使用阴影和红外成像技术。我们的研究结果表明，液滴接触线动力学产生的各种纳米粒子的存在下，在蒸发过程中起着主导作用。这与广泛持有的假设相反，即在固着纳米流体液滴中观察到的增强的蒸发速率是由于添加的纳米颗粒的更高的热导率。我们观察到，即使Al $_2$ O $_3$的热导率比Cu的热导率低一个数量级，含有25 nm尺寸的Al $_2$ O $_3$的液滴也表现出钉扎接触线动力学，并且比含有两种尺寸的Cu纳米颗粒和表现出粘滑行为的75 nm Al $_2$ O $_3$纳米颗粒的液滴蒸发得快得多。我们还发现，由于接触线行为的差异，具有不同纳米颗粒的液滴显示出不同的热模式，这改变了液滴内部的热传递。我们建立这种反直观的观察，通过分析的周长，自由表面积，和沉积图案的基板上的时间变化。
Orbits and reversals of a drop rolling inside a horizontal circular hydraulic jump
我们探讨了复杂的动力学的一个非聚结滴中等大小的圆形水跃内的同一液体形成的水平盘。在这种情况下，液滴沿着跳跃运动，人们观察到两种不同的运动：一种是周期性的（它以恒定的速度绕轨道运行），另一种是不规则的，涉及轨道运动的逆转。将液滴模拟为一个刚性球体，通过空气薄膜与液体交换摩擦力，恢复了液滴的轨道运动和内部旋转。这种内部旋转是实验观察到的。
Analysis of an Evaporating Sessile Droplet on a Non-Wetted Surface
本文在扩散限制和准稳态蒸发的框架下研究了固着液滴在非润湿表面上的蒸发。本文推广了前人的模型，数值求解了大气中液体蒸气扩散的拉普拉斯方程。我们提出了一个统一的，简单的和准确的蒸发质量通量的表达式适用于90 ^o <θ <180 ^o，其中θ是平衡接触角。此外，利用导出的蒸发质量通量的表达式，我们提出了一个简单而准确的非润湿表面的蒸发质量速率的表达式，它不表现出奇异性θ = 180 ^o。最后，使用缩放分析，蒸发质量通量的表达式被用来估计的蒸发驱动的特征流速的方向和大小的液滴内的非润湿表面上。预测的流动方向被认为是与以前的测量一致。
Reaction front development from ignition spots in n-heptane/air mixtures: low-temperature chemistry effects induced by ultrafine water droplet evaporation
本文研究了由超细水滴蒸发引起的低温化学反应对具有温度梯度的点火点处反应前沿发展的影响。采用Eulerian-Eulerian方法模拟气液两相反应流动，物理模型为一维球形反应器，反应器中含有化学计量比的正庚烷/空气混合气体和超细单分散水滴（初始直径为5 μ m）。首先模拟了两相混合物的均相点火。在点火前，水滴可以在反应器中完成蒸发，从而显著降低气体温度，这可能会引起低化学反应。结果表明，在负温度系数范围内，液滴的翻转温度随液滴体积分数的增加而增加。当体积分数超过临界值时，即，低温、中温和高温点火。化学爆炸模式分析也证实了超细水滴蒸发引起的低化学反应。在此基础上，利用一维数值模拟方法，分析了两相混合物中存在温度梯度时点火点处反应前沿的发展过程。根据初始气体温度和较低的转换温度，确定了现场反应前沿起源的不同模式。具体地说，反应前沿可以启动在左，右两端的点火点，并在其内部。详细的反应前沿的发展对应于上述三种模式进行了讨论。此外，与来自低和中化学物质的压力波相比，来自高温点火的压力波是重要的。
Patterns Formation in Drying Drops of Blood
一滴人血的干燥表现出耦合的物理机制，如马兰戈尼流，蒸发和润湿性。全血液滴蒸发的最后阶段显示出对于健康人具有良好再现性的规则模式。对贫血和高血脂的人进行了其他实验，并揭示了不同的模式。使用数码相机观察和分析血滴内部的流动：揭示了红细胞（RBC）运动对血滴周边的影响以及其对干燥最终阶段的影响。根据流体力学结合血液学原理，提出并解释了导致干血滴最终图案的机制。血滴蒸发过程被证明仅由Marangoni流驱动。观察到相同的轴对称斑图形成，并且可以预测不同的血滴直径。蒸发质量通量可以预测与一个很好的协议，假设只有知识的胶体的质量浓度。
Impact of internal flow and particle-substrate interaction on deposit patterns during evaporation of a colloidal sessile droplet
本文通过有限体积数值模拟研究胶体液滴蒸发中的颗粒沉积，比较三种物理模型，揭示径向流主导咖啡环效应而马兰戈尼流使其均匀化，并阐明基底-颗粒相互作用及热浮力的影响。
Water evaporation from solute-containing aerosol droplets: effects of internal concentration and diffusivity profiles and onset of crust formation
唾液主要由水组成，但还包括各种有机和无机物质，如盐、蛋白质、肽、粘蛋白、病毒粒子等。这些溶质的存在影响在空气中沉降的呼吸道飞沫的蒸发时间，从而影响感染的空气传播。从液滴内和周围的蒸汽相耦合的热传导和水扩散方程的解决方案，我们发现，溶质引起的水蒸汽压降低大大减缓了蒸发过程中，并占主导地位的溶质浓度依赖的液滴蒸发时间。蒸发诱导的溶质浓度梯度附近的液滴表面，这是占使用两个阶段的蒸发模型，被发现进一步加剧减慢干燥过程。另一方面，发现溶质的存在减少了液滴的蒸发冷却，这导致蒸发时间略微减少。总的来说，前两种效应占主导地位，这意味着液滴蒸发时间在溶质存在下增加。液滴内部的水扩散系数的溶质浓度依赖性不显着改变蒸发时间。最后，结壳形成的液滴表面上被发现，以增加液滴的最终平衡尺寸。
Interplay of transport mechanisms during the evaporation of a pinned sessile water droplet
由于液滴蒸发在科学技术的各个领域都有着广泛的应用，因此在过去的几十年里，液滴蒸发一直是人们研究的热点。然而，运输机制的作用一直是一个激烈的辩论的主题，特别是在水滴中的马兰戈尼流的存在。这项工作的目的是绘制一个清晰的图片内的干燥固定固着水滴在存在和不存在的热毛细作用的切换传输机制，通过开发一个全面的模型，占所有相关的物理在两个阶段，以及在界面处的界面现象。该模型揭示了一个迄今未开发的混合径向和浮力流脱落光从浮力诱导瑞利流的径向流引起咖啡环效应的过渡。该模型的预测很好地匹配以前的实验结果在不同的基板温度只有在没有马兰戈尼流。当热毛细作用占，强大的表面流形状的液体速度场在大部分的液滴寿命和模型开始高估蒸发率与基板温度的增加。
Suppressing convection strength using confinement during protein crystallization
蛋白质结晶过程中的流体对流在决定晶体生长速率和晶体质量方面起着重要作用。在降低的流动强度下生长的晶体提供更好质量的晶体。因此，在晶体生长过程中，调节流动强度是非常必要的。在这项工作中，我们已经证明了一种新的方法来抑制流动强度使用限制效应在气相扩散法的蛋白质结晶，晶体生长在蒸发液滴内。在四种不同的约束条件下进行了流动研究，以研究约束的影响。液滴内部的流动是由蒸发诱导的自然对流引起的，采用微型PIV方法进行了测量。此外，在晶体生长阶段期间，生长晶体周围产生的浓度梯度也诱导蛋白质晶体周围的浮力驱动流。液滴的蒸发速率和液滴内部的流动强度通过增加约束而得到抑制。因此，可以通过调节约束来调节流动强度，这是调节流动强度的非常简单的方法。
Tunable contact angle hysteresis on micropatterned surfaces
使用光致抗蚀剂（SU-8）形成由具有平滑沟槽状轮廓的同心圆缺陷组成的微图案化表面。当蒸发液滴遇到微图案化的表面时，观察到蒸发相分别由液滴润湿接触角和基底半径中的明显不连续性和台阶组成。在圆形缺陷中添加间隙使得能够调节接触角滞后;氟碳涂层SU-8的后退接触角可以在34.6°和89.1°之间调节，SU-8表面的后退接触角可以在5.6°和43.3°之间调节，这取决于间隙长度。此外，开发了一个模型，它准确地预测所观察到的行为。
Modeling and Simulation of the Evaporation and Drying of a Two Component Slurry Droplet
本文提出了一种双组分悬浮液液滴蒸发干燥的数学模型，通过非均匀温度模型和移动网格方法，分析了干燥条件对最终粒子形态的影响，并开发了判断最终粒子状态的区域图。
A finite-element model for computing fluid flow inside a sessile evaporating droplet on a solid surface
建立了一个有限元模型，计算了环境条件下亲水性基底上固着蒸发液滴内部的流动。蒸发被假定为准定常的和流动被认为是轴对称的与钉扎接触线。在液滴内部求解柱坐标系下的纳维-斯托克斯方程。采用Galerkin加权残值法和速度-压力方程对控制方程进行离散。采用六节点三角形网格和二次型函数求解，获得了较高的精度。在轴向方向上的径向速度分布计算的有限元求解器进行了比较，与现有的分析模型，并发现在良好的协议。速度幅值和流线的等值线显示了特征流动，即在蒸发液滴内部径向向外流动。
Computational modelling of gas-liquid-solid multiphase free surface flow with and without evaporation
本文提出改进的解析CFD-DEM框架和毛细力模型，以模拟有无蒸发条件下的气液固自由表面流动，并通过基准验证和液滴蒸发算例展示其准确性。
Viral air load due to sedimenting and evaporating droplets produced by speaking
蒸发对液滴沉降时间的影响对于估计含病毒的空气飞沫的感染风险至关重要。对于100 nm < R < 60 μm范围内的液滴半径，蒸发可以用滞流近似描述，并且是扩散限制的。分析方程的液滴蒸发速率，随时间变化的液滴尺寸和沉降时间，包括蒸发冷却的显着效果。蒸发使大液滴沉淀的时间更长，从而显着增加了病毒的空气载量。根据最近对痰液中SARS-CoV-2浓度和说话时飞沫产生率的估计，一个感染者在不戴口罩的情况下不断说话，产生的总空气负荷超过10^4个病毒粒子。在一个中等大小的封闭房间里，这导致病毒吸入频率至少为每分钟2.5次。低相对湿度，如冬季在建筑物内和飞机上遇到的，会加速蒸发，从而使最初较大的水滴悬浮在空气中。
Confocal Raman microscopy inside sessile multicomponent droplets
本研究针对蒸发多组分液滴内部浓度梯度的高分辨率无标记测量需求，通过建模液滴折射引起的焦点偏移，提出改进的水平激光拉曼测量配置，实现了大接触角液滴三相接触线区域的分析，为液滴动力学研究和相关技术应用提供基础。
Changing the flow profile and resulting drying pattern of dispersion droplets via contact angle modification
该研究通过实验与动态密度泛函理论模拟，揭示基底润湿性可改变干燥液滴内部流动方向，调控颗粒沉积从咖啡环到中心污渍的转变，为工业沉积图案控制提供依据。
Effects of Substrate Heating and Wettability on Evaporation Dynamics and Deposition Patterns for a Sessile Water Droplet Containing Colloidal Particles
实验研究了基片温度、基片润湿性和颗粒浓度对含胶体颗粒的固着水滴蒸发的影响。时变液滴形状和温度的液-气界面的测量分别使用高速可视化和红外热成像。通过光学显微镜定性地观察蒸发液滴内颗粒的运动，并通过光学轮廓仪测量最终颗粒沉积物的轮廓。在非加热的亲水性基材上，蒸发后形成环状沉积物，如文献中广泛报道的;而在加热的亲水性基材上，在本工作中报道了具有内部沉积物的较薄的环。后者归因于Marangoni对流和记录的粒子运动以及测量的跨液-气界面的温度梯度证实了这一假设。环的变薄与衬底温度成比例，并被认为是在较大的衬底温度下更强的Marangoni对流。在未加热的疏水性基材的情况下，由于接触线的非常早的脱钉而形成内部沉积物。另一方面，在加热的疏水基底的情况下，基底加热以及较大的颗粒浓度有助于接触线的钉扎，这导致具有内部沉积物的薄环。我们提出了一个政权图预测三种类型的存款，即环，薄环与内部存款和内部存款-为不同的衬底温度，衬底润湿性和颗粒浓度。一阶模型证实了液体-气体界面温度测量和测量的环轮廓随衬底温度的变化。
Stokes flows in a sessile hemispherical drop due to evaporation and surface tension gradient
研究蒸发和表面张力梯度作用下 sessile 半球形滴中粘性流体的流动，揭示了无滑动条件与蒸发速率的刚性关系，提出临界 Marangoni 数的新的理解。
A theoretical framework for comprehensive modeling of steadily fed evaporating droplets and the validity of common assumptions
建立了一个理论框架来模拟连续供给液滴的蒸发，这是高热流电子器件热管理中有前途的工具。使用的框架，一个全面的模型是开发一个半球形的水滴放在一个加热的平面基板上，将所有相关的运输机制：浮力和热毛细对流内的液滴和扩散和对流运输的蒸汽在气体域。在界面处，质量，动量和热耦合的阶段也占所有相关的物理方面，包括几个很少考虑的界面现象，如气体的Stefan流和从界面到周围环境的辐射热传递。开发的模型利用了两个阶段的温度依赖性，包括密度，并考虑了所有相关的物理，包括马兰戈尼流，这使得该模型前所未有的。此外，利用这个全面的模型，一个非单调的界面温度分布与双温降被发现的半球形液滴由于浮力在高衬底温度的情况下，由于内部对流。提出的框架也被用来构建几个简化模型，采用常见的假设液滴蒸发和这些模型的计算性能，从而常用的简化假设的有效性，进行评估。基准模拟表明，忽略气流，即忽略气相中的对流传输，导致蒸发速率被低估23- 54%。当考虑气体流动，但浮力的影响是使用Boussinesq近似建模，而不是分配整个气体域的温度依赖密度，蒸发率可以被低估高达16%。
Alternative mechanism for coffee-ring deposition based on active role of free surface
当胶体固着液滴在基底上干燥时，悬浮在其中的颗粒通常以环状图案沉积。这种现象通常被称为“咖啡环”效应。为什么会发生这种情况的一个范例是由于溶质通过液滴内部的流动朝向钉扎接触线输送，这是由表面蒸发引起的。从这个角度来看，液-气界面在形成沉积图案中的作用在某种程度上被最小化。在这里，我们提出了一种替代机制的咖啡环沉积。它是基于液滴内的大量流动，将颗粒输送到界面，在界面处，颗粒被后退的自由表面捕获，随后沿着界面输送，直到颗粒沉积在接触线附近。界面捕获的溶质作为蒸发的进行支持的拉格朗日跟踪的颗粒平流的液滴内的流场。我们模拟的界面吸附和运输的颗粒作为一个一维对流生成过程中的环形坐标，并表明该理论再现环形沉积。使用这个模型，亲水性和疏水性表面上的沉积图案进行检查，其中蒸发被建模为扩散或均匀的表面。
Pervaporation-driven electrokinetic energy harvesting using poly(dimethylsiloxane) microfluidic chips
本文首次实验证明PDMS人工叶子驱动的渗透蒸发流动可通过聚苯乙烯胶体塞实现动电能量收集，并揭示其增强受叶子内空化现象的内在限制。
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