Electric field- induced Pinch-off of a migrating compound droplet in confined micro channel
本文研究了悬浮在平行板微通道中的混合液滴的夹断动力学。液滴在存在施加的压力驱动流的情况下经受横向电场。在本研究中，考虑了漏电介质模型。当同心复合液滴在压力驱动流中迁移时，内部液滴从同心位置偏移并形成偏心构型，最终导致外壳破裂。本研究揭示了液滴偏心率的时间演化以及外部液滴变薄的动力学受电场的强度以及系统的电特性的显著影响。本研究还表明，通过改变电场强度及其电特性，可以实现不同液滴夹断模式的转换，如赤道帽折断模式和穿孔模式。最后，本研究描述了这些因素也改变夹断的时间以及它的位置上的外界面。因此，本研究的结果提供了一种有效的手段，调制的形态的化合物液滴在一个有限的通道，通过施加电场。
2018-12-21 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic settling of drop in uniform electric field at low and moderate Reynolds numbers
研究了均匀电场作用下液滴在静止介质中下落的动力学行为。液滴的电流体动力学由液滴的固有变形性（由毛细数定义）、电场强度（由马森数定义）和表面电荷对流（由电雷诺数量化）决定。表面电荷对流是电流体力学中电场与流场耦合的非线性问题。在Stokes极限下，现有的理论模型大多考虑弱电荷对流或弱电场来解决问题。在目前的工作中，重力沉降的液滴的分析和数值研究在斯托克斯限制考虑显着的电场强度和表面电荷对流。液滴变形精确到高阶解析计算在小变形政权。我们的理论结果与数值计算结果吻合得很好，并且比以前的理论模型有所改进。对于中等雷诺数的液滴，研究了Masson数对理想介质中理想介质液滴和漏介质中漏介质液滴瞬态动力学的影响。对于后者的情况下，瞬态变形和速度获得显着的电荷对流相比，没有在电荷对流，这是我们的研究的新颖性。本研究表明，对于这两种制度，表面电荷对流往往会增加或减少的沉降速度取决于电性能的比率。值得注意的是，在惯性制度中，变形和速度被认为是显着改变的存在下，显着的电荷对流。
2018-07-09 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic migration of a spherical drop in a general quadratic flow
我们研究了在任意方向的外加均匀电场作用下，一般二次流中球形液滴的运动。液滴和介质被视为泄漏介质。流场影响液滴表面上的电荷分布，这导致电场的改变，从而通过流体-流体界面上的麦克斯韦应力影响速度场。双向耦合的电流体动力学是中央对支配的液滴在流场中的运动。我们解析地址的电势分布和斯托克斯流场的下降和周围的一般二次流小电雷诺数（这是电荷弛豫时间尺度的对流时间尺度的比率）。作为一个特殊的情况下，我们考虑一个下降的无界圆柱Poiffille流和显示，否则缺席，交叉流滴迁移可能会得到在存在一个均匀的电场。取决于所施加的电场的方向以及液滴和介质的相对电性质，液滴可以朝向或远离所施加的泊里叶流的中心线迁移。
2015-04-06 physics.flu-dyn
Effects of Surfactant Solubility on the Hydrodynamics of a Viscous Drop in a DC Electric Field
表面活性剂（两亲性表面活性剂）的物理化学通常用于控制粘性液滴和气泡的动力学。表面活性剂吸附动力学已被证明在拉伸和剪切流中的液滴变形中起着关键作用，但据我们所知，这些动力学效应对电场中的粘性液滴的影响尚未被考虑。在本文中，我们数值研究吸附动力学的影响，表面覆盖的粘性滴在电场。在一个范围内的内部和外部流体之间的电导率和介电常数比，我们专注于变形和流动的依赖性上的传输参数$J$，和Biot数$\text{Bi}$，其特征的表面活性剂之间的液滴表面和散装交换的程度。我们的研究结果表明，溶解度影响的电流体动力学的粘性下降，在不同的方式，我们确定参数区域，其中（1）表面活性剂的溶解度可能会改变这两个下降变形和周围的流体循环的下降，和（2）表面活性剂的溶解度主要影响的流量，而不是变形。
2020-05-01 physics.flu-dyn
A transient solution for droplet deformation under electric fields
提出了一种定量描述直流电场作用下液滴变形的瞬态分析方法。完整的泰勒-梅尔彻漏电介质模型被认为是有限的电荷弛豫时间。假设液滴在所有时间都是球形的。的主要结果是一个常微分方程的液滴纵横比的演变。该模型进行了验证，通过广泛比较预测变形与以前的理论和数值研究，并与实验数据。此外，系统地分析了参数和应力对变形特性的影响，利用其贡献的显式公式。该理论框架可以扩展到研究类似的问题，例如，囊泡电变形和弛豫。
2012-10-30 physics.flu-dyn
Freezing dynamics of the ferrofluid droplet in a uniform magnetic field using the lattice Boltzmann flux solver
本研究开发基于焓的格子玻尔兹曼通量求解器，验证其准确性后用于研究均匀磁场对铁磁流体液滴冻结动力学的影响，发现磁场通过改变液滴形态调控热阻，进而影响冻结时间，为相关过程调控提供新见解。
2025-11-13 physics.flu-dyn
Unsteady electrorotation of a drop in a constant electric field
本文从理论上研究了在恒定均匀电场中，一种粘性弱导电可极化液体悬浮在另一种粘性弱导电可极化液体中的非定常电旋转。在电场和流动的计算中，液滴的表面张力被认为足够大以使液滴在所施加的电场的作用下变形，并且电流体动力学流动可以被认为是小的并且液滴可以被认为是球形的。的电场强度和速度和压力的电流体动力学流寻求在一系列的解决方案的形式与时间相关的标量，矢量和张量系数的关系，发现允许一个确定它们。的系数寻求的形式渐近展开的参数，其小对应于足够大的粘度的液滴相对于周围的液体。得到了关于该参数的一阶和二阶无因次展开项的微分方程。它们的定态解以显式形式存在，并研究了它们的稳定性。到第二阶的条款，过渡到变形振荡的下降建立不发生。
2017-10-09 physics.flu-dyn
Effect of uniform electric field on the deformation of a 2D liquid droplet in confined simple shear flow
在本研究中，我们研究了一个物理系统的电流体动力学，其中一个牛顿介电液体柱或液滴悬浮在另一个牛顿介电液体介质中，存在一个简单的剪切流。考虑到泄漏介质和理想介质两种情况，我们对平行平板结构中液滴变形的基本特征进行了二维数值求解。对于一个完美的介电系统，这项研究表明，变形特性遵循单调以及非单调变化与域限制取决于液滴和周围流体的介电常数比的值。对于漏电介质系统，小电导率的存在进一步改变了变形特性，并且在低电场强度下，变形随约束单调增加。相反，在较高的电场强度下，变形参数随畴限呈非单调变化。此外，在受限区域内，电场强度对形变参量的瞬态演化也有显著的影响，即形变参量的稳态值和稳态时间。最后，本文的分析表明，在存在电场的情况下，畴限制显著增大了变形参数，导致可能的液滴破碎现象。从目前的研究中，值得一提的是，域限制可用于调制液滴形态，其在现代基于液滴的微流体装置中具有潜在的应用。
2018-05-23 physics.flu-dyn
Slingshot droplet generator for clogging-free and tunable production of small uniform drops in air
众所周知，在实验室中很难制造出尺寸明确的亚毫米级空气传播液滴。在这里，我们证明，任何简单的液滴头，其中毫米级的液滴是通过让他们从一个空心针的重力下滴创建的，很容易变成一个多功能的液滴发生器能够产生滴小于针的直径。这通过以接近针管的弯曲共振的频率振动针基部来实现。通过高速成像和详细的图像分析，我们表明，从针尖一个接一个地甩出的液滴大小均匀。所产生的液滴尺寸主要由驱动频率设定，并且实际上与针的几何形状或驱动幅度无关，从而使发生器稳健且易于调节。与简单滴头一样，液滴喷射速率通过流速独立控制。由于针的直径可以比产生的液滴尺寸大得多，因此堵塞不是问题。通过使用具有不同共振频率的针，我们可以以高再现性产生半径在100微米至1 mm之间的液滴（原则上可以产生更小的液滴）。我们提出了一个质量弹簧模型的振动悬垂下降，捕捉我们所有的意见。
2019-10-15 physics.flu-dyn
Deformation transients of confined droplets within interacting electric and magnetic field environment
本文针对受限域中泄漏介电液滴的电磁流体动力学行为，构建小变形近似下的解析模型，揭示磁场方向对液滴变形的调控作用，提出磁判别函数并阐明变形滞后的影响参数。
2023-05-02 physics.flu-dyn
Sedimentation of a surfactant-laden drop under the influence of an electric field
本文从理论上研究了在电场作用下，含表面杂质的可变形粘性液滴的沉降问题。表面活性剂的对流与电流体动力学流动和沉降的组合效应一起导致局部变化的表面张力，其随后通过Marangoni、Maxwell和流体动力学应力的相互作用改变液滴动力学。在小毛细管数和小电雷诺数的假设下，采用正则摄动法求解耦合的控制方程组。结果表明，当一个漏电介质液滴在另一个漏电介质液滴中沉降时，Marangoni应力会强烈地对抗电流体动力学运动，从而引起内部流型的相应变化。这种效应进一步导致液滴沉降速度的延迟，否则液滴沉降速度会由于电荷对流的影响而增加。对于高流动性表面活性剂（高Peclet数极限），液滴表面变得固定，电荷对流效应完全消除。对于非球形液滴形状，Marangoni应力的影响被流场上的“尖端拉伸”效应所克服。结果表明，随着表面张力对局部表面活性剂浓度的敏感性增加，液滴变形加剧。因此，对于扁圆型变形，升高的拖曳力导致速度进一步降低。由于类似的原因，扁长液滴比无表面粒子的情况经历更小的阻力并且沉降更快。此外，随着界面张力对表面活性剂浓度的敏感性增加，赤道附近的不对称变形得到抑制。
2018-01-19 physics.flu-dyn
Deformation and stability of a viscous electrolyte drop in a uniform electric field
我们研究了自由悬浮在无限电介质中并受到外加电场的轴对称电解液滴的变形和破裂。假设液滴阶段的电势很小，因此其控制方程近似为线性化的泊松-玻尔兹曼方程或修正的亥姆霍兹方程（德拜-休克尔方程）。本文提出了一种精确有效的边界积分方法，用于求解任意德拜层厚度下液滴变形随时间变化的低雷诺数流动问题。广泛的数值结果的情况下，当粘度的下降和周围介质是可比的。在具有厚德拜层的液滴（由参数$χ\ll 1$表征，它是无量纲德拜层厚度的倒数）的演变与绝缘介质中的完美介电液滴之间发现了定性的相似之处。在这个限制，一个高度细长的稳定状态，得到足够大的施加电场，和内的字段被发现是很好地近似使用细长体理论。在相反的极限$χ\gg 1$中，当德拜层薄时，液滴表现为高导电液滴，即使对于中等介电常数比$Q=ε_1/ε_2$，其中$ε_1, ε_2$分别是液滴内部和外部的介电常数。对于稳定的解决方案不再存在的参数值，我们发现三种不同类型的非稳定的解决方案或破碎模式。这些被称为锥形端部形成、端部飞溅和开口端拉伸。第二种破碎模式，端部飞溅，类似于最近的论文中提出的破碎解[R。B. Karyappa等人，J. Fluid Mech.754，550-589（2014）]。我们计算出一个相图，它说明了在参数空间中发生不同的崩溃模式的区域。
2019-02-21 physics.flu-dyn
Controlling the dynamics of an electric-field-driven droplet on a lubricant-infused micropillar surface
National Microgravity Laboratory, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所国家微重力实验室）；Department of Mechanical Engineering, University College London（伦敦大学学院机械工程系）；School of Engineering Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学工程科学学院）；Institute for Multiscale Thermofluids, School of Engineering, The University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院多尺度热流体研究所）；Chair of Building Physics, Department of Mechanical and Process Engineering, ETH Zürich (Swiss Federal Institute of Technology in Zürich)（苏黎世联邦理工学院机械与过程工程系建筑物理系）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础科学与数学学院）
本文开发了能捕捉界面流与电动力学相互作用的格子玻尔兹曼方案，结合模拟与解析计算建立了微柱LIS上电场驱动液滴的力的定量模型，可准确捕捉液滴动力学，有望实现液滴的精确控制。
2026-08-14 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamics of a pair of leaky dielectric droplets on the solid substrate: A lattice Boltzmann study
本研究用格子玻尔兹曼方法模拟基底上漏电介质液滴对，发现水平电场下五种吸引模式、垂直电场下三种排斥模式，并揭示润湿性、介电常数比等对聚并与悬浮的影响。
2025-08-10 physics.flu-dyn
Ferrofluid drop impacts and Rosensweig peak formation in a non-uniform magnetic field
利用高速摄影技术研究了磁流体在非均匀磁场中垂直下落撞击载玻片的过程。根据流体表面接触线的运动和影响扩散液滴高度的峰值（Rosensweig不稳定性）的形成，对结果进行了分类。最大的峰值在扩散液滴的边缘处成核，类似于与常规流体的液滴冲击中的冠缘不稳定性，并且在那里保持较长的时间。影响韦伯数范围从18.0到489，和B场的垂直分量在0和0.37 T之间变化的表面通过改变一个简单的圆盘磁铁的垂直位置放置在表面下方。下落的液滴与25 mm直径磁体的垂直圆柱轴对齐，并且撞击产生Rosensweig不稳定性而没有飞溅。在高磁场强度下，铁磁流体的固定环大约在磁体的外边缘上方形成。
2022-04-12 physics.flu-dyn
Deformation dynamics of Oldroyd B drop in alternating electric field
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文结合渐近分析与Basilisk求解器的数值模拟，探究交变电场中Oldroyd-B液滴的变形动力学，识别六个电流体动力学区域，明确不同频率下变形模式与De、Ca_E的关系，为电流体应用提供理论依据。
2026-08-11 physics.flu-dyn
Shape oscillations of a charged diamagnetically-levitated droplet
研究了半径为4.5-7.5 mm的荷电抗磁悬浮水滴的荷电特性对其简正模频率的影响。这种技术使我们能够悬浮几乎球形的液滴，因此直接比较测量的振动频率的前七个模式的带电液滴与理论值计算的瑞利勋爵，我们发现很好的协议。
2012-01-25 physics.flu-dyn
Universal scaling law for electrified sessile droplets on a lyophilic surface
本文在润滑近似下证明亲液表面上带电固着液滴的临界电场与体积满足指数为-1的普适幂律标度关系，并用总自由能最小化解释其成因。
2023-12-02 physics.flu-dyn
Magnetofluidic based controlled droplet breakup: effect of non-uniform force field
本文研究了T型磁致伸缩装置中磁活性液滴（铁磁流体液滴）在非均匀磁场调制下的破碎动力学。我们坚持高速成像模式的实验量化的液滴分裂现象的存在下，一个不均匀的力场梯度，而底层的现象是支持的数值结果，以及在定性的方式。在到达T形接头分叉处时，液滴完全吞没交叉点，并最终变形成哑铃形形式，使其凸起朝向接头的分支移动。我们观察到，磁力线的不对称分布，作用在T-结发散，诱导加速运动的左移动的隆起（因为磁铁被放置在邻近的左分支）。我们发现，不均匀的力场梯度允许形成一个驼峰状的结构内的左移动的凸起，触发其流场中的增强对流的发病。我们发现，这种增强的内部对流在左移动的体积/凸起，在得到耦合的流场的各种涉及的时间尺度，导致不对称分裂的液滴成两个姐妹液滴。我们的分析建立，在所施加的强制的临界强度，实现了由临界磁键数，流动时间尺度成为最小的通道的左分支，导致形成较大尺寸的姐妹液滴。本分析的推论集中在简单、无线、鲁棒和低成本的液滴分裂机制上，将为快速液滴分裂提供潜在的解决方案，通常在护理点诊断中具有重要意义。
2021-09-09 physics.flu-dyn
Dynamics of a dielectric droplet suspended in a magnetic fluid in electric and magnetic fields
对悬浮在磁流体中的介电液体微滴在电场和磁场作用下的行为进行了实验研究。随着电场的增大，液滴变形为扁椭球、圆环和弯曲圆环。随着电场的进一步增加，液滴的爆裂也被揭示出来。观察和研究了变形液滴的电旋转现象。研究了外加磁场对液滴动力学的影响。液滴动力学的主要特点进行了解释和理论研究。
2012-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic drift of a drop away from an insulating wall
研究液滴在绝缘壁面附近均匀电场中的横向迁移，发现其由镜像应力偶极子产生的长程流动主导，并通过实验和数值模拟验证了电导率与介电常数比决定排斥或吸引。
2025-04-24 physics.flu-dyn
Influences of initial streamwise rotation of a droplet under a uniform flow
球形液滴在流向上有一个初始旋转，并被均匀的自由流脉冲加速。液滴的变形和动力学的数值结果得到利用有限体积交错网格方法与移动网格界面跟踪计划。液滴的流体动力学视频在2010年的流体运动画廊中展示。通过最初在流向方向上旋转液滴，液滴根据无量纲旋转速率$Ω^*$而不同地变形。在上升$Ω^*$中，液滴形状的族为双凸、凹凸和双凹。而双凸族和凸凹族则是由于组合涡环（界面背风侧）的压缩作用。双凹面族的形成是因为液滴边缘处的巨大表面张力限制了那里的进一步变形。在一个特殊的情况下，双凹面族从液滴中释放出组合涡环。观察到涡环的释放是在$Re$一个数量级低于一个类似的机制观察到的流动通过一个固体球。涡环的释放导致了一系列事件和$C_D$的减少。
2010-10-20 physics.flu-dyn
Rhythmic Motion of a Droplet under a DC Electric Field
研究了稳态电场对油中直径为几十微米的水滴的影响。这种液滴以自发的方式在电极之间表现出重复的平移运动。推导出这种振荡运动的状态图;在0-20 V下，液滴固定在电极表面，在20-70 V下，液滴在电极之间表现出小振幅的振荡运动，并且在70-100 V下，液滴在电极之间表现出大振幅的周期性运动。所观察到的有节奏的运动解释在一个半定量的方式，通过使用微分方程，其中包括充电液滴下的电场的效果。我们还发现，孪生液滴表现出同步的节奏运动之间的电极。
2006-05-21 physics.flu-dyn physics.gen-ph
On Large Deformations of Oldroyd-B Drops in a Steady Electric Field
Indian Institute of Science（印度科学学院）
研究揭示了在稳恒电场中Oldroyd-B液滴的大变形特性，通过数值模拟分析了不同参数下液滴的变形行为和临界电毛细数的变化，为实际应用中的液滴操控提供了理论依据。
2026-02-02 physics.flu-dyn
Electro-Coalescence Fireworks
电聚结是将电场施加到聚结流体上。以下流体动力学视频显示了液滴在嵌入粘性介质并受到非常高的电场的影响时聚结成流体浴。电应力在液滴顶点的集中使其破裂。液滴是甘油，粘性介质是硅油。
2009-10-09 physics.flu-dyn
On the deformation of a shear thinning viscoelastic drop in a steady electric field
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究探讨了在稳态电场中，粘弹性液滴的变形与破裂动态，通过数值模拟分析了不同参数组合下的变形行为及临界条件。
2026-03-12 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic interaction between droplet pairs in confined shear flow
本文对剪切流场中两个可变形液滴之间的电流体动力相互作用进行了数值和渐近分析。考虑到这两个阶段作为漏电介质，我们进行了数值模拟，研究在均匀电场的存在下，沟道约束的效果上的液滴轨迹。在本分析中确定了两种重要的运动，即（i）反向运动和（ii）通过运动。研究表明，通过调节施加的电场的强度，可以将越过运动转换为反向运动，反之亦然。由于系统的不同电特性的变化，液滴迁移模式的这种转换在受限域中也是可能的。本数值模型还能够根据分离两个液滴的初始距离来预测单个液滴的轨迹的图案。例如，较小的初始距离导致反向运动，而当液滴之间的距离显著大时预测经过运动。然而，液滴的最终位置被发现是独立于它们的初始位置。有趣的是，发现电场的存在在一定程度上防止液滴聚结，这取决于其强度，从而使乳液稳定。小变形的渐近模型也被开发的假设下，可以忽略的流体惯性支持的数值结果的极限情况下的无界流。目前的研究成功地提出了一种新的技术来预测微通道中的液滴系统的精确位置，以及电场如何可以用作调制乳液中的液滴轨迹的工具。
2018-06-21 physics.flu-dyn
Electric field effects on the collision efficiency of uncharged water droplets in a linear flow
本研究探讨线性压缩流中电场对不带电水滴碰撞效率的影响，发现电场强度、几何形状、非连续效应及范德华力共同决定碰撞效率。
2025-05-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Influence of surfactants on the electrohydrodynamic stretching of water drops in oil
在本文中，我们提出了实验和数值研究的电流体动力学拉伸的亚毫米大小的盐水滴，浸泡在油中添加非离子表面活性剂，并受到突然施加的电场的幅度接近1千伏/毫米。电场强度和表面活性剂浓度覆盖了从0到液滴崩解极限的电毛细管数（$Ca_E$）的整个范围。结果与Taylor（1964）的分析结果作了比较，Taylor（1964）的分析结果预言了渐近变形是$Ca_E$的函数。我们发现，添加表面活性剂阻尼的瞬态振荡和液滴可能会被拉伸稍微超过泰勒发现的稳定极限。我们继续研究阻尼的振荡，并表明，增加表面活性剂的浓度具有双重效果，首先增加在低浓度的阻尼，然后增加在较高浓度的渐近变形。我们解释这一点，通过比较的Marangoni力和界面张力的下降变形。最后，我们在实验中观察到一个显着的滞后效应时，油滴与大浓度的表面活性剂进行反复变形与增加电场强度。这种效应既不是由于流动，也不是由于界面表面活性剂的输送。
2017-11-28 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic migration of a surfactant-coated deformable drop in Poiseuielle flow
在这项研究中，我们试图探索的后果表面活性剂涂层上的电流体动力学操纵的平面Poiffielle流中的液滴运动。此外，我们考虑散装不溶性表面活性剂和表面活性剂浓度的表面张力的线性依赖性。随后使用双渐近摄动法在小电雷诺数和毛细管数的限制下的扩散为主的表面活性剂的传输机制。也超越了广泛采用的轴对称框架，在三维控制微分方程的耦合系统，然后解决了采用“广义兰姆解决方案技术”。关键变量的表达式表明，外部流的流动曲率，电场效应和表面活性剂的影响耦合在一个非平凡的方式，远远超出了线性叠加。一个仔细的调查表明，表面诱导的Marangoni应力相互作用的电流体动力学应力在一个高度耦合的方式。因此，在电导率和介电常数比、梅森数和所施加的电场方向的不同组合下，表面活性剂对液滴的纵向以及横向流迁移速度的影响不同。目前的结果可能是最重要的，在提供一个深刻的洞察力的基础上复杂的物理机制。最重要的是，表面活性剂在不同方向上选择性地控制液滴运动的能力使它们适合于在微流体装置中实现液滴的电致动的新自由度。
2018-06-26 physics.flu-dyn
A model for the electric field-driven deformation of a drop or vesicle in strong electrolyte solutions
构建了一个模型来描述包含并嵌入电解质溶液中的液滴或囊泡的任意变形，其中变形是由施加的电场引起的。所施加的场产生动电流或感应电荷电渗。该模型基于耦合的Poisson-Nernst-Planck和Stokes方程。通过形成离子密度相对较大的强电解质的极限以及薄德拜层的极限，这些都被减少或简化。相反极性的德拜层形成在液滴界面或囊泡膜的两侧，一起形成双电层。给出了该模型的两个公式。一个是利用一个积分方程的界面或膜表面上的速度场与一对积分方程的静电势的外表面上的双层。另一种是利用应力平衡边界条件的形式，将双层结构与层外表面上的因变量之间的关系结合起来。这就构成了一个界面边界条件，它驱动了双层外的非受迫斯托克斯流。对于这两种制剂的关系，从每个德拜层中的离子的运输给额外的边界条件的电位和离子浓度外的双层。
2021-10-16 physics.flu-dyn
Tandem droplet locomotion in a uniform electric field
在均匀电场中，孤立的电中性液滴不会受到净力。然而，液滴对可以响应于场诱导的偶极和流体动力学相互作用而移动。如果液滴是相同的，则这对液滴的质心保持固定。在这里，我们表明，如果液滴有不同的属性，对经历一个净运动由于非互易相互作用。我们分析的三维液滴轨迹渐近理论，假设球形液滴和大的分离，和数值模拟的基础上的边界积分方法。取决于液滴中心线相对于所施加的场方向的初始取向，动力学可以是相当复杂的。液滴倾向于朝向具有平行于或垂直于所施加的场方向的中心线的配置迁移，同时接触或无限期地分离。我们阐明了这些不同交互场景发生的条件。有趣的是，我们发现，在某些情况下，液滴可以形成一个稳定的对（串联），平移平行或垂直于所施加的磁场方向。
2022-07-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrohydrodynamics of viscous drops in strong electric fields: Numerical simulations
弱导电介电液滴悬浮在另一种介电液体中并受到施加的均匀电场的影响，表现出取决于场强和材料性质的广泛的动力学行为。这些现象是最好的描述Melcher-Taylor漏电介质模型，它假设电荷积累的液滴-流体界面上，并规定电荷之间的平衡松弛，欧姆电流从散装和电荷对流的界面流体流动的跳跃。大多数以前的数值模拟的基础上，这个模型忽略了界面电荷对流或限制自己的轴对称滴。在这项工作中，我们发展了一个三维边界元法的完全漏电介质模型，系统地研究液滴在电场中的变形和动力学。在我们的模拟中包含电荷对流，使我们能够调查下降的昆克制度，在实验中已经证明了一个稳定的电旋转的破环分叉。我们的模拟结果与现有的实验数据和小变形理论显示出良好的协议。
2016-12-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Effect of an electric field on a Leidenfrost droplet
我们实验研究了莱顿弗罗斯特液滴和加热基板之间施加的电场的效果，它是悬浮。我们量化的电Leidenfrost效应通过成像的液体-蒸汽和蒸汽基板界面之间的干涉条纹。电压的增加引起蒸汽层厚度的减小。在某一临界电压以上，莱顿弗罗斯特效应被抑制，液滴开始沸腾。我们的研究的特点是这种方式来控制和/或避免莱顿弗罗斯特效应，这是不可取的，在许多领域，如冶金或核反应堆安全。
2012-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Emulsion Electrocoalescence in microfluidics: impact of local electric fields
本研究通过微流控实验探究静态条件下电场对水滴对聚结的影响，发现油相电阻控制电聚结起始，局部电场增强与配方及电极间水滴数量相关，为微流控操作合理化提供理论基础。
2024-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Induced flow inside a droplet by static electrical charge
在液滴内部引入受控的流体运动被证明具有突出的科学重要性。在这项工作中，我们提出了一种新的方法，通过简单地部署由摩擦电效应产生的静电荷内固着液滴的流动操纵。这是由两个横向电极之间的电荷转移物理驱动的，液滴被夹带在电极内，触发强电离气流。液滴内部的流动是由于液滴周围的带电感应电离空气流在液体-空气界面处施加的剪切而产生的，这是迄今为止尚未探索的范例。流体流的强度可以通过调节供给的电荷来控制。在不牺牲物理简单性的情况下，这种独特的可控性在基于液滴的微流体的众多应用中开辟了流动操纵的新可能性。
2020-04-24 physics.app-ph physics.flu-dyn
A spectral boundary integral method for simulating electrohydrodynamic flows in viscous drops
提出一种谱边界积分方法，利用球谐展开和综合电荷输运模型模拟均匀电场中液滴的电流体动力学，通过加权球谐展开解决低粘度液滴的数值振铃问题，并在Taylor和Quincke电旋转区域验证了其有效性。
2022-10-10 physics.flu-dyn
Shape and fission instabilities of ferrofluids in non-uniform magnetic fields
研究了非均匀磁场作用下磁流体的静态分布。我们展示了如何在弱磁场梯度的存在下修改正常场的不稳定性。然后，我们考虑一个铁磁流体液滴，并显示如何梯度影响其形状。一个丰富的相变phenomenology.We还调查创建的连续分裂时，从下面垂直接近的磁铁液滴，并推导出理论表达式，数值求解获得的液滴的数量和它们的纵横比作为字段配置的函数。与以前的实验结果进行定量比较，以及与我们自己的实验，并产生良好的协议与理论建模。
2017-11-27 physics.flu-dyn
Charge-dependent slip flow of ionic liquids through the non-uniform microfluidic device: pressure drop and electroviscous effects
本文研究了对称（1：1）电解质液体通过均匀带电狭缝收缩-膨胀（4：1：4）微流控装置的稳态压力驱动层流中存在电荷相关滑移时的电粘滞效应。数学模型包括泊松，能斯特-普朗克，纳维尔-斯托克斯，和电流连续性方程数值求解使用有限元法（FEM）。流场（电势，电荷，感应电场强度，压降和电粘性校正因子）已获得，并提出了广泛的参数，如反德拜长度（K=2-20），表面电荷密度（S=4-16）和滑移长度（$0\le B_0\le 0.20$）在固定施密特数（Sc=1000）和低雷诺数（Re=0.01）。流场表现出复杂的依赖于控制参数。与无滑移条件相比，电荷依赖滑移进一步增强了依赖性的复杂性。相对于无滑移流动，在条件范围内，总电势（$|ΔU|$）最大增加78.68%，并且压降（$|ΔP|$）最大减小63.42%。在无滑移（$B_0=0$）条件下，电粘性修正因子（$Y=$表观粘度与物理粘度之比）增加了33.58%。它（$Y$）最大增加72.10%，为电荷相关的滑移比在无滑移流的条件下考虑的范围。基于均匀截面上的Poiffille流动和薄孔板的压力损失，建立了一个简单的电粘性流动压降的分析模型。该模型从数值上高估了2 - 4%的压降。最后，预测关系，描绘的功能依赖于控制参数的数值结果，为他们的实际使用中的微流控器件的设计和工程。
2022-06-05 physics.flu-dyn
Charged drop impinging on particles dispersed over a metallic plate: A method of particle cleaning
本文提出利用针-板电极产生带电液滴以清洁金属板表面颗粒，并通过高速成像揭示电势、颗粒性质及静电力对液滴撞击、铺展和颗粒去除的影响。
2024-06-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Ferrofluid Droplet Behavior on Gradient Surfaces Inside a Uniform Magnetic Field
液滴在固体表面上的自发运动是不平衡的表面张力力的结果，其有时被称为“马兰戈尼效应”。这可以由表面温度的差异或表面的形貌或化学性质的不均匀性被动或主动地触发。例如，毛细管内液体的吸收、亲水或疏水基底上的水平冰芯吸以及喷墨打印只是卢卡斯-沃什伯恩方程可以相当好地预测液滴行为特征的一些经典说明。相比之下，这项研究揭示了一个以前没有研究过的液滴行为的例子，没有很好地预测卢卡斯-沃什伯恩方程，即在均匀磁场的存在下，铁磁流体液滴的运动。当铁磁流体液滴水平地暴露于在楔形的两亲性表面张力梯度上的外部均匀磁场时，它似乎违反了Lucas-Washburn方程，该方程预测液滴行进距离应该与时间的平方根成比例（即l~t^（1/2））。相反，我们的实验结果表明，铁磁流体液滴的运动速度较慢的关系，（1 ~t^（1/3））。此外，由于水基铁磁流体液滴的相对高的粘度，我们观察到，在运动的开始，粘毛管效应占主导地位的磁性的影响，和液滴往往遵循众所周知的关系，（1 ~t^（1/10））。液滴扩散的初始阶段被称为“坦纳定律”。
2019-10-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Deformation modes of an oil-water interface under a local electric field: From Taylor cones to surface dimples
流体界面在足够强的电场下分解，导致电流体动力学（EHD）尖端流。泰勒锥，从锥尖的尖端发射带电液滴，是EHD不稳定性中最突出和研究最充分的例子。在液-液系统中，可以观察到比简单的泰勒锥更复杂的界面变形模式，界面被推离电极，并且从凹坑的边缘出现额外的锥结构。在这篇文章中，我们调查这些变形模式背后的机制，实验和数值模拟，并证明液滴的存在触发界面处的凹坑。为了表征基本过程，我们用具有规定电解质体积流量的中空金属针代替针电极。浸没式电喷雾将具有不同离子浓度的KCl水溶液的液滴引入具有不同粘度的硅油中。通过测量相应的电流和光学调查的界面变形，我们研究了系统响应的离子浓度，粘度，外加电压以及流速的变化。除了实验，我们使用有限元求解器和计算由于油相中的液滴的电荷传输。进一步计算了流场、电势分布和界面变形。在我们的模型与粒子跟踪测速数据的油相内的流动校准后，我们重现实验观察到的酒窝在液-液界面。总之，这项工作突出了当液-液界面暴露于局部电场时观察到的复杂动态模式的带电液滴的重要性。
2022-01-04 physics.flu-dyn
Influence of Electrohydrodynamic on Droplet Stability in Leaky Dielectric Media
INSA Rouen Normandie, Univ Rouen Normandie, CNRS, Normandie Univ, CORIA UMR 6614（鲁昂诺曼底大学）；Institut Universitaire de France（法国高等研究院）
研究介电液体液滴在均匀电场下的变形动力学及内部电流体动力流，通过阴影成像和三维拉格朗日粒子追踪等方法，明确了不同电场强度下硅油滴在蓖麻油中的行为状态及相关特性。
2026-07-27 eess.SP physics.class-ph physics.flu-dyn
An electro-hydrodynamics modeling of droplet actuation on solid surface by surfactant-mediated electro-dewetting
本文提出了一种电流体力学模型，描述外部电场下含离子表面活性剂的细长液滴在润湿表面上的动态演化，并利用润滑理论与数值模拟揭示电场通过调控表面活性剂分布来控制去润湿、再润湿和液滴移动的机制。
2023-06-29 math.AP physics.flu-dyn
Effect of viscoelasticity on electrohydrodynamic drop deformation
本研究通过解析与数值方法，发现粘弹性液滴自身特性比外部介质更显著影响电场中的变形，且随Deborah数增加变形减小。
2025-10-07 physics.flu-dyn
Competitive electrohydrodynamic and electrosolutal advection arrests evaporation kinetics of droplets
本文报道了在电场环境中悬滴蒸发动力学的抑制现象。通过实验研究了横向交流电场作用下导电盐溶液悬滴的蒸发动力学。已经观察到，虽然场强度的增加阻止了蒸发，但场频率的增加具有相反的效果。同样的解释了极性水中离子的溶剂化动力学。理论分析表明，改变表面张力和扩散驱动的蒸发模型不能预测停滞或减速的蒸发。借助粒子图像测速仪，观察到电场对液滴内循环速度的抑制作用，这种抑制作用直接影响蒸发速率。提出了一个数学定标模型来量化电流体动力学循环，对流和电溶质平流对液滴蒸发动力学的影响。分析包括主要的管理参数，即。热和solutal Marangoni数，电流体动力学数，电普朗特和电施密特数和它们各自的贡献。结果表明，电场抑制了蒸发过程中的Marangoni效应，从而降低了蒸发速率。此外，电溶质马兰戈尼效应进一步抑制了内部平流，这再次以更大的比例阻止了蒸发速率。稳定性分析表明，电体力阻碍了这种液滴内的稳定的内循环和逮捕平流。
2018-07-07 physics.app-ph physics.flu-dyn
Nonlinear electrohydrodynamics of a surfactant-laden leaky dielectric drop
University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；University of Bath（巴斯大学）
本文研究了含表面活性剂的泄漏电介质液滴在电场下的非线性电液动力学行为，揭示了表面活性剂扩散对临界电场和Quincke旋转的影响。
2026-02-03 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann modeling of cholesteric liquid crystal droplets under an oscillatory electric field
我们数值研究了准二维胆甾相液晶液滴在随时间变化的电场中以恒定角速度旋转的动力学行为。还引入了位于液滴界面处的表面活性剂以防止液滴聚结。动力学建模的混合数值方法，其中一个标准的格子玻尔兹曼技术解决了纳维-斯托克斯方程和有限差分格式集成的液晶和表面活性剂的演化方程。我们的研究结果表明，一旦该领域被打开，液晶旋转相干触发并发轨道运动的两个液滴围绕对方，由于动量转移到周围的流体的效果。此外，拓扑缺陷，从内的液晶的冲突取向的下降，表现出一个混乱的胆甾类运动与高间距，在对比度与规则的一个发生沿向列型下降中观察到的圆形轨迹。发现这种行为取决于所施加的场的大小和频率以及液晶在液滴界面处的锚定。通过测量流体和液滴在不同频率的外加场下的角速度来定量评估这些发现。
2023-03-10 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Electric-field induced droplet vertical vibration and horizontal motion: Experiments and simulations
本研究利用介电润湿和静电感应技术，在单一装置上实现了液滴的垂直振动与水平运动，并通过实验和理论模型揭示了电压对振动及运动的影响机制。
2023-09-02 physics.bio-ph physics.flu-dyn q-bio.QM
Predictive Criteria for Electrospray-Assisted Droplet Dynamics in Aerodynamic Flow Fields
本文耦合 OpenFOAM RANS 与降阶拉格朗日粒子模型，模拟气动流场中带电液滴轨迹，并提出逆流临界电场预测准则及控制权限图。
2025-09-15 physics.flu-dyn
Influence of fluid flows on electric double layers in evaporating colloidal sessile droplets
建立了一个描述带电胶体粒子在带电金属基底上的蒸发液滴中的输运模型。该模型考虑了胶体颗粒的电荷以及胶体颗粒和溶剂分子上的活性基团电解解离产生的小离子。我们采用了一个系统的自洽泊松和Nernst-Planck方程的电势和平均浓度的胶体粒子和离子与适当的边界条件。采用纳维-斯托克斯方程、热传导方程和蒸汽在空气中的扩散方程分别描述了蒸发器内的流体动力学、温度分布和蒸发过程。所开发的模型是用来进行第一性原理数值模拟的带电二氧化硅胶体粒子在蒸发水液滴的传输。我们发现双电层可以被足够强的流体流破坏。
2022-03-11 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Experimental and computational studies of water drops falling through model oil with surfactant and subjected to an electric field
单个亚毫米大小的水滴在经受电场时下落穿过粘性油的行为对于诸如原油电聚结器的工业应用是至关重要的。详细的研究，实验和计算，已经进行了以前，但一个经常具有挑战性的问题一直是流体的特性。正如许多作者所指出的，即使对于非常纯的模型油，也很难有完全清洁的水-油系统，并且微量化学品的存在可能会显著改变界面行为。在这项工作中，我们考虑了一个良好的表征水-油系统，其中控制量的表面活性剂（司盘80）已被添加到油。该添加物支配油中的任何痕量污染物，使得界面行为也可以被很好地表征。我们提出的实验结果和相应的两相流模拟的下降水滴覆盖在表面活性剂和受到单极方波电压脉冲。结果进行了比较，发现表面活性剂浓度低于临界胶束浓度的良好协议。
2014-05-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A phase field model for droplets suspended in viscous liquids under the influence of electric fields
本文提出PNP-NS-CH相场模型描述电场下粘性流体中带电液滴，推导净电荷动态与漏电介质两种近似，通过渐近分析与数值模拟揭示极化力主导洛伦兹力，界面电容抑制液滴变形。
2023-05-17 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Electric-field-induced turbulent energy cascade in an oil-in-oil emulsion
我们观察到电流体动力驱动的湍流在低雷诺数的双流体乳液组成的微米级液滴。在存在电场的情况下，液滴产生相互作用的流体动力学流动，这导致在比单个液滴的尺寸大得多的空间尺度上的动态组织。我们的特点与这些结构的动态视频成像和同时，在原位，测量的时间变化的体积雷诺应力与流变仪。结果表明，在空间和时间的能量谱标度不变性。
2014-12-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
