Reshaping and Capturing Leidenfrost drops with a magnet
液态氧是顺磁性的，在室温下也会发生莱顿弗罗斯特效应。在这篇文章中，我们首先研究了氧滴在磁场中的变形，并表明它可以通过一个有效的毛细管长度，其中包括磁力来描述。在第二部分中，我们描述了这些超移动的液滴如何在磁体上方通过，从而显著减慢速度，甚至被捕获。临界速度，低于该临界速度的液滴被捕获是由场引起的变形确定的。
2013-03-26 physics.flu-dyn
Universal mapping of drop impact spreading from wetting to Leidenfrost regimes
Institute of Thermal Science and Power Systems, School of Energy Engineering, Zhejiang University（浙江大学能源工程学院热科学和动力系统工程研究所）；Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Princeton University（普林斯顿大学机械与航空航天工程系）；State Key Laboratory of Clean Energy Utilization, Zhejiang University（浙江大学清洁能源利用国家重点实验室）
本文从能量耗散角度建立润湿与莱顿弗罗斯特状态下液滴最大铺展的普适映射，经实验与数值模拟验证，为预测和控制液滴撞击提供简便途径。
2026-09-18 physics.flu-dyn
Self-organized oscillations of Leidenfrost drops
在莱顿弗罗斯特效应中，在液体和热固体之间形成一层薄薄的蒸发蒸汽。固体、液体和蒸气相之间的复杂相互作用可以导致丰富的动力学，即使在单个莱顿弗罗斯特液滴中。在这里，我们调查的自组织振荡的莱顿弗罗斯特下降，由一个恒定的流动的蒸发蒸汽下面的下降。我们表明，对于小莱顿弗罗斯特滴，最近报道的“呼吸模式”的频率可以解释一个简单的平衡重力和表面张力力。对于大的莱顿弗罗斯特滴，观察到方位角星形振荡。我们以前的工作表明了快速蒸发的蒸汽流和汽液界面之间的耦合如何激发星振荡（Ma \textit{et al., Phys. Rev. Fluids}，2，2017，031602）。在实验中，我们在不同的液体中观察到了$n=2$到13的星形振荡模式，所观察到的模式的数目敏感地依赖于液体的粘度。在这里，我们扩大这项工作，直接比较振荡与理论预测，并显示如何振荡发起的参数强迫机制，通过在蒸汽层中的压力振荡。压力振荡由液滴下方的特征波长的毛细波驱动。由于蒸发蒸汽的快速流动，液-气界面处的大剪切应力可以产生这些毛细波。我们还探讨了液体中的热对流的潜在影响。虽然测得的瑞利数是显着大于临界值，振荡的频率（波长）只取决于毛细管长度的液体，是独立的滴半径和基板温度。因此，对流似乎在莱顿弗罗斯特下降振荡，这主要是流体动力学的起源中发挥次要作用。
2018-03-30 physics.flu-dyn
Leidenfrost droplets: The roles of ambient humidity and internal droplet circulation
University of Twente（特温特大学）；Max-Planck Center Twente for Complex Fluid Dynamics（马普中心特温特复杂流体力学）；J.M. Burgers Centre for Fluid Dynamics（J.M. 伯格斯流体力学中心）；University of Houston（休斯顿大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Max-Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马普动力学与自组织研究所）
本文通过数值模拟研究莱顿弗罗斯特液滴，发现环境湿度与液滴内部流动影响其形态和干燥动力学，指出轴对称模型模拟大液滴的偏差源于非现实约束，为完善相关模型提供了依据。
2026-08-04 physics.flu-dyn
Spontaneous dynamics of two-dimensional Leidenfrost wheels
最近的实验表明，莱顿弗罗斯特液滴在平坦的热表面上被其蒸汽悬浮，可以表现出破胶的自发动力学（A。Bouillant等人，Nature Physics，14 1188-1192，2018）。出于这些观察，我们从理论上研究的平移和旋转动力学的Leidenfrost滴的基础上，一个简化的二维模型，专注于近圆形的下降相对于毛细管长度小。该模型耦合的液滴，作为一个刚性的车轮，和薄膜方程的蒸汽流，变形的汽-液界面的轮廓，从而液滴上的水动力和扭矩的运动方程。与以前的分析模型Leidenfrost下降漂浮在一个平面上，它只预测对称的解决方案，我们发现，对称Leidenfrost状态是不稳定的临界滴半径以上：$R_1$为自由滴和$R_2>R_1$为固定滴。在这两种情况下，对称性破缺表现为超临界叉状分叉，进入纯滚动和恒定角速度的稳定状态。与实验进一步定性一致的是，当破裂的固定液滴突然释放时，它最初以加速度$αg$移动，其中$α$是表征液-汽分布斜率的角度，$g$是重力加速度;此外，$α$相对于液滴半径呈现最大值，半径随着表面和液滴之间的温差而增加。
2020-08-24 physics.flu-dyn
Star-shaped Oscillations of Leidenfrost Drops
我们实验研究了Leidenfrost液滴的自持星形振荡。水滴漂浮在加热的曲面上的蒸发蒸汽垫上。我们观察到的模式与$n = 2-13$波瓣周围的下降周边。我们发现，振荡的波长只取决于毛细管长度的液体，是独立的滴半径和基板温度。然而，观察到的模式的数量依赖于液体粘度敏感。在蒸汽层中的压力变化的主频率是约两倍的下降振荡频率，与参数强迫机制一致。我们的研究结果表明，星形振荡驱动的毛细波的特征波长的下降，和波产生的大的剪切应力在液-气界面。
2016-09-16 physics.flu-dyn
Sounds of Leidenfrost drops
我们表明，当一滴水保持在莱顿弗罗斯特制度，一个声音的形式发出的周期性的节拍从下降。拍频发射的过程涉及两个不同的频率。一个分量是节拍本身的频率，第二个分量是当液滴中发生一次振荡时发出的每个节拍中的声音的频率。通过将水滴放置在凹的金属表面上进行实验，并通过将麦克风固定在水滴上方来记录水滴的节拍。一台摄像机也被固定在水滴上方，以记录它的振荡。简单的分析技术，如傅立叶和小波变换的音频信号和图像处理的视频的下降已被用来获得洞察的拍发射过程的机制。这种分析也有助于我们研究频率对液滴半径和衬底温度的依赖性。
2020-05-27 physics.flu-dyn
Two dimensional Leidenfrost Droplets in a Hele Shaw Cell
我们从实验和理论上研究了Leidenfrost液滴在Hele-Shaw池中的行为。由于两个表面的限制，液滴具有扁平圆盘的形状，并且通过两个蒸发蒸汽层与表面热隔离。蒸发速率的分析，使用简单的缩放参数是与实验结果一致。使用润滑近似，我们数值确定的液滴的形状作为其半径的函数。当半径达到某一临界值时，液滴宽度在中心处趋于零。这一预测得到了实验的证实，直接观察突然过渡从一个扁平盘到一个扩大环面。低于此临界尺寸，液滴也显示毛细方位角振荡模式，让人想起流体动力学不稳定性。
2013-11-18 physics.flu-dyn
Modulating Leidenfrost-like Prompt Jumping of Sessile Droplets on Microstructured Surfaces NPformat
本文报道在微柱表面上于130°C低温下实现水微滴的类莱顿弗罗斯特瞬跳，通过调控柱高改变热边界层厚度，实现两种气泡生长模式下的可控跳跃，为快速除污提供新策略。
2024-05-25 physics.flu-dyn
The triple Leidenfrost effect: preventing drops coalescence on a hot plate
我们报告的碰撞聚结动力学的滴在莱顿弗罗斯特状态使用不同的物理化学性质的液体。沉积在热凹面上的相同液体的液滴实际上在接触时聚结，但是当不同液体的液滴碰撞时，它们可以在最后聚结之前反弹几次，当蒸发更快的液滴达到毛细管长度的临界尺寸时。由于液滴不仅与基底处于莱顿弗罗斯特状态，而且在碰撞的瞬间它们之间还经历莱顿弗罗斯特效应，因此产生了弹跳动力学。这是由于它们的沸点不同，因此，较热的液滴作为较低沸点的液滴的热表面，同时产生莱顿弗罗斯特态的三个接触区。我们称这种情况为三重莱顿弗罗斯特效应。
2021-07-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A standing Leidenfrost drop with Sufi-whirling
莱顿弗罗斯特液滴的流动性已被用于操纵液滴运动。在经典模型中，莱顿弗罗斯特液滴是在没有接触表面的情况下被蒸汽垫悬浮的。在这里，我们报告了一个常设莱顿弗罗斯特状态的加热疏水表面上的下降站在表面上的部分粘附和进一步的自旋转像苏菲旋转。为了阐明这一新的现象，我们成像的部分粘附，内循环，和椭球旋转的下降的演变。稳定的部分粘附伴随着热和机械平衡，并进一步驱动液滴旋转的发展。
2022-09-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of Vapor Layer Under a Leidenfrost Drop
在莱顿弗罗斯特效应中，一小滴流体悬浮在足够热的表面上，在由液滴蒸发产生的持久蒸汽层上。蒸汽层使液滴与表面热绝缘，从而导致非常长的液滴寿命。悬浮液滴的俯视形状可以表现出持续的星形振动。我扩展了最近的工作[Burton et al. PRL 2012]，使用干涉成像研究液滴的底表面。在这项工作中，我使用高速相机和自动图像分析的图像，定位和分类的干涉条纹。从干涉条纹我重建的形状和高度轮廓的边缘处的下降是最接近的表面。我测量的平面振动模式的频率，这与以前的工作很好地同意液滴大小的依赖。我观察到一个独特的呼吸模式，在平均半径的下降，其频率的规模不同的下降大小比其他模式。这种呼吸模式可以与液滴的垂直运动紧密耦合。我进一步观察到大滴和小滴之间的边缘的垂直轮廓的结构和动力学的质的差异。
2014-01-17 physics.flu-dyn
On explosive boiling of a multicomponent Leidenfrost drop
多组分燃料滴的气化在各种能源相关技术中是相关的。与此过程相关的一个有趣的现象是液滴的自诱导爆炸，产生大量较小的二次液滴，这促进了整体燃料雾化，因此提高了燃烧效率并减少了液体燃料发动机的排放。在这里，我们研究了一个独特的爆炸性气化过程的三组分液滴组成的水，乙醇和油（“茴香酒”），通过高速监测整个气化事件发生在控制良好，悬浮莱顿弗罗斯特状态过热板。据观察，最易挥发的组分，乙醇的优先蒸发，触发成核的油微滴/纳米滴在剩余的下降，这，因此，成为一个不透明的水包油微乳液。微小的油滴随后聚结成一个大的油滴，反过来又包裹住残余的水。由于包封的油层，液滴不能再产生足够的蒸汽使其悬浮，因此，液滴下落并接触过热的表面。直接的热接触导致液滴内部形成蒸汽泡，并因此在最后阶段液滴爆炸。
2021-01-28 physics.flu-dyn
Boiling regimes of impacting drops on a heated substrate under reduced pressure
我们实验研究了在P = 0.13巴到大气压的压力范围内，乙醇液滴在加热的光滑蓝宝石衬底上的沸腾行为。我们采用受抑全内反射（FTIR）成像来研究液滴和基底之间接触的润湿动力学。扩散的液滴可以完全接触（接触沸腾），也可以部分接触（过渡沸腾），或者液滴可以完全悬浮（莱顿弗罗斯特沸腾）。我们发现，接触和过渡沸腾之间的边界的温度最多表现出一个弱的影响速度的依赖性，但随着环境气体压力的降低显着减少。对于所有压力，该边界的温度与静态莱顿弗罗斯特温度之间存在惊人的对应关系。因此，我们的结论是，这两种现象有着相同的机制，并由发生在接触线的动态。另一方面，过渡沸腾和Leidenfrost沸腾之间的边界，即动态Leidenfrost温度，增加的冲击速度为所有的环境气体压力。此外，动态莱顿弗罗斯特温度与P = 0.13和P = 0.54巴之间的压力一致，而对于大气压力，动态莱顿弗罗斯特温度略有升高。这表明动态莱顿弗罗斯特温度最多是微弱地依赖于由液体的较低饱和温度引起的增强的蒸发。
2017-10-03 physics.flu-dyn
Leidenfrost drop impact on inclined superheated substrates
在实际应用中，液滴总是以各种倾角撞击固体壁面。对于Leidenfrost液滴的倾斜冲击，其在其底部表面下具有蒸汽层以防止其与过热基底直接接触，液滴可以几乎无摩擦地沿着基底滑动，伴随着扩展和缩回。为了单独研究这些过程，我们实验观察了乙醇液滴的过热倾斜基板的影响，使用高速成像从两个不同的角度同步。我们首先研究动态莱顿弗罗斯特温度，这主要取决于正常的韦伯数${We}_\perp $。然后将衬底温度设置为足够高以研究莱顿弗罗斯特滴行为。在铺展过程中，液滴始终保持均匀。并且最大扩频因子$D_m/D_0$遵循与大的正常韦伯数${We}_\perp $的幂律依赖性，对于$We_\perp \geq 30$为$D_m/D_0 = \sqrt{We_\perp /12+2}$。在收缩过程中，由于重力作用，具有低冲击速度的液滴变得不均匀。对于滑动过程，所有研究的液滴的停留时间几乎是一个常数，这是不受倾角和$We$数。无摩擦蒸汽层导致无量纲滑动距离$L/D_0$遵循幂律依赖于平行韦伯数$We_\parallel$为$L/D_0 \propto We_\parallel^{1/2}$。在不直接接触基底的情况下，液滴的行为可以分别由${We}_\perp $和$We_\parallel$确定。当撞击速度太高时，液滴破碎成许多微小的液滴，这就是所谓的飞溅现象。在当前参数范围内，临界飞溅标准为$We_\perp…
2020-08-26 physics.flu-dyn
Paramagnetic Leidenfrost Drops
我们提出了一个流体动力学视频显示的行为滴液态氧，在室温下。由于它们的低沸点，这些水滴漂浮在它们自己的蒸汽垫上。这种性质使它们具有高的流动性，正如在这种莱顿弗罗斯特情况下更普遍地知道的那样。但液态氧也是顺磁性的，因此很可能使用磁铁进行操纵。它首先表明，可以通过改变滴/磁铁的距离修改的滴的形状;接近磁铁作为加强重力，使该行动的滴变得扁平。这种转变当然是可逆的：当磁铁被收回时，液体恢复其准球形。磁铁也可以用来捕捉氧滴。当它们通过磁体上方时，它们会显著减速，这是它们变形的结果：尽管摩擦力非常低，但由液滴变形引起的振动是耗散的重要来源：低于明确定义的速度，液滴甚至可以在磁阱中停止。速度较快的可以被减速，然后被一系列磁铁捕获。从顶部观察同样的事件，可以发现液体穿过陷阱时所采用的复杂形状。
2010-10-13 physics.flu-dyn
Leidenfrost explosions
我们提出了一个流体动力学的视频显示的莱顿弗罗斯特液滴的行为组成的水和表面活性剂（SDS，十二烷基硫酸钠）的混合物。当液滴被释放在加热到给定温度以上的板上时，一薄层蒸汽将液滴与板隔离。液滴悬浮在平板上。这就是所谓的莱顿弗罗斯特效应。在这项工作中，我们研究了表面活性剂的加入对莱顿弗罗斯特现象的影响。随着液滴蒸发，SDS的浓度上升到超过临界胶束浓度（CMC）两个数量级。观察到一种意想不到的剧烈爆炸行为。视频展示了用高速摄像机（IDT-N4，30000 fps）拍摄的几次爆炸。所有呈现的实验均在300°C下加热的板上进行。另一方面，以两种方式调节SDS的初始量：（i）通过改变SDS的初始浓度和（ii）通过改变液滴的初始尺寸。通过测量爆炸前液滴的体积，我们能够估计SDS的最终浓度。我们发现爆炸总是发生在临界浓度附近，大约是CMC的100倍。在爆炸前也研究了液滴。通过在爆炸前在冷板上分离液滴，我们证明了围绕液体核心的外壳的存在。我们的结论是，超过一个临界浓度的固体壳形成。这导致进入液滴的压力增加，直到壳破裂。压力的释放伴随着剧烈的爆炸，在某些情况下甚至会产生泡沫。
2012-10-13 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann modeling of self-propelled Leidenfrost droplets on ratchet surfaces
本文采用考虑液-汽相变的热多相格子Boltzmann模型，对莱顿弗罗斯特液滴在棘轮表面上的自推进运动进行了数值研究。通过D2定律验证了模型对蒸发的模拟能力。利用该模型，我们首先研究了莱顿弗罗斯特液滴在水平棘轮表面上的性能。数值计算表明，自推进的莱顿弗罗斯特液滴在棘轮表面上的运动是由于棘轮的不对称性和液滴下方的蒸汽流动。发现Leidenfrost液滴从棘齿峰向缓慢倾斜侧的方向移动，这与实验中液滴运动的方向一致[Linke et al.，物理学评论快报，2006，96，154502]。此外，棘轮的纵横比的影响进行了研究。对于所考虑的棘齿表面，一个临界值的棘齿的纵横比近似找到，这对应于最大的液滴移动速度。此外，还研究了莱顿弗罗斯特液滴在倾斜棘齿表面上的爬坡过程。数值结果表明，莱顿弗罗斯特液滴仍能成功上坡的最大倾角受液滴初始半径的影响。
2015-10-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Dynamics of thermal and wetting footprint of a volatile droplet during Leidenfrost transition
挥发性液滴悬浮在高度过热的表面上被称为莱顿弗罗斯特效应。在从室温下液滴完全润湿表面到莱顿弗罗斯特弹跳的过渡期间的润湿状态，即，在高过热时的零润湿还没有完全理解。在这里，在莱顿弗罗斯特过渡态液滴的热和润湿足迹的可视化使用两种光学技术：中红外热成像和润湿敏感的全内反射成像仔细选择的实验条件下，冲击韦伯数< 10和液滴直径<毛细管长度，使用铟锡氧化物涂层蓝宝石加热器。实验制度的目的是创造相对稳定的液滴动力学，振荡和毛细管不稳定性的影响最小化。在莱顿弗罗斯特过渡态（温度范围为82 K-97 K）的乙醇液滴的热成像显示热足迹与由较冷的外围包围的中心热区，指示在莱顿弗罗斯特过渡期间的部分润湿状态。高速全内反射成像也证实了部分润湿足迹，使得在中心非润湿区周围存在润湿区域。本文使用乙醇作为测试流体的结果揭示了莱顿弗罗斯特过渡态中挥发性液滴足迹的几何形状和动力学。
2021-05-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Leidenfrost flows: instabilities and symmetry breakings
莱顿弗罗斯特滴最近被发现主机强动力学。在本研究中，我们调查实验和理论的{流动结构和稳定性}内的莱顿弗罗斯特水滴，因为它蒸发，开始与一个大水坑。正如红外测绘所揭示的，下降的基础是温暖的，比它的顶点，通常10 $^{\circ}$ C，这是可能触发批量热浮力流和马兰戈尼表面流。示踪粒子揭示了复杂而强大的流动，随着液滴蒸发，这些流动经历了连续的对称破缺。我们调查的线性稳定性的底流在一个不变形的，准静态的，悬浮液滴引起的热浮力和有效的热毛细表面应力，只使用一个可调参数。用液滴半径$R$作为参数，对名义上轴对称的热对流进行稳定性分析，得到最不稳定的（波数为$m$的）方位角模，因此是主要的。我们的理论很好地预测了模式转变和级联的半径$R$，随着液滴尺寸的缩小，波数从$m=3$、$m=2$下降到$m=1$（最终需要推进的滚动模式）。这里没有考虑逸出蒸汽的影响，这可能会进一步破坏内部流动的稳定性，并耦合到液体/蒸汽界面，从而引起Bouillant等人（2018）[8]和Brandao等人（2020）[9]的运动。
2022-11-30 physics.flu-dyn
Spontaneous Jumping of Coalescing Drops on a Superhydrophobic Surface
当微滴在超疏水表面上面内聚结时，观察到令人惊讶的面外跳跃运动。这种由液滴聚结引发的跳跃运动在莱顿弗罗斯特表面上再现。高速成像显示，这种跳跃运动是由桥连液滴与超疏水/莱顿弗罗斯特表面的弹性相互作用引起的。在超疏水和莱顿弗罗斯特表面上的实验与将合并的液滴的动能与聚结后释放的表面能相关的简单缩放模型相比是有利的。疏水表面上的自发跳跃运动使得能够独立于重力自主地去除冷凝水;该过程对于持续滴状冷凝是非常理想的。
2009-10-16 physics.flu-dyn
Coalescence of Leidenfrost drops: Numerical simulations using the dynamic van der Waals theory
莱顿弗罗斯特效应描述了液滴在重力作用下漂浮在蒸汽垫上，这是由于下面的热基底引起的蒸发而在液-汽界面处产生的。实验观察到，当两个或更多个莱顿弗罗斯特液滴彼此接近时，存在可以防止聚结的短程排斥。在目前的工作中，我们调查的合并过程中，最初的动量小莱顿弗罗斯特滴。这是通过使用最近开发的动态范德瓦尔斯理论，其中的两相流体动力学与液体-蒸汽过渡耦合的液体和蒸汽的二维系统进行数值模拟。据证实，莱顿弗罗斯特下降经历了一个非常强大的短程排斥，由于在两个下降下的公共空间中的蒸汽的积累。该阻力以类似于来自单滴下的蒸气层的压力源力的方式缩放，与直觉一致，在模拟结果中看到良好的一致性。因此，存在阈值液滴尺寸，以便所施加的水平加速度克服排斥力，而预测只有非常小的液滴会经历显著的粘性效应。
2017-02-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The Geometry of the Vapor Layer Under a Leidenfrost Drop
在莱顿弗罗斯特效应中，沉积在热表面上的液滴漂浮在由液体蒸发提供的薄蒸汽垫上。该蒸气层在液滴界面中形成凹陷。使用激光干涉耦合到高速成像，我们测量的半径，曲率和高度的汽袋，以及非轴对称波动的界面水滴在不同的温度。汽袋的几何形状主要取决于液滴尺寸，而不是衬底温度。
2012-06-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamic Leidenfrost effect: relevant time- and length-scales
当液滴撞击热的固体表面时，可以在其下产生足够的蒸汽以防止其与固体接触。这种所谓的莱顿弗罗斯特效应发生的最低固体温度被称为莱顿弗罗斯特温度，或者当液滴速度不可忽略时的动态莱顿弗罗斯特温度。我们观察润湿/干燥和悬浮动力学的液滴冲击（等温）光滑的蓝宝石表面，使用高速全内反射成像，这使我们能够观察到的液滴基地约100纳米以上的基板表面。通过这种方法，我们能够揭示的过程负责之间的过渡制度的完全润湿和完全悬浮的液滴作为固体温度的增加，从而脱落光的特征时间和长度尺度设置的动态莱顿弗罗斯特温度液滴的影响在等温基板上。
2016-02-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-wetting drops at liquid interfaces: From liquid marbles to Leidenfrost drops
我们考虑浮动的变形，非润湿液滴的液体界面。我们考虑了液体界面和液滴本身在浮力、密度差和系统内各种表面张力作用下的偏转。我们的研究结果提出了新的见解，一系列的现象，其中发生这样的下降，包括莱顿弗罗斯特液滴和浮动液体弹珠。特别是，我们表明，液体大理石的浮动状态是非常敏感的颗粒覆盖的接口的张力，并建议这种敏感性可能会使这样的实验这些复杂的接口的属性的一个有用的分析。
2017-08-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Designing Leidenfrost drops
针对大型莱顿弗罗斯特液滴因气泡爆裂变得不稳定的问题，提出用设计薄亲水层覆盖的简单方法，可稳定液滴并实现多种形状设计，还确定了相关条件与蒸发速率模型，指明潜在应用。
2024-03-08 physics.app-ph physics.flu-dyn
Leidenfrost drops on a heated liquid pool
我们表明，一个挥发性的液体滴放置在一个非挥发性的液体池的表面比沸点的下降可以经历一个莱顿弗罗斯特效应，即使是消失的小过热。这样的观察点的基板粗糙度的重要性，在这里考虑的情况下可以忽略不计，在确定的阈值莱顿弗罗斯特温度。为了使实验数据合理化，开发了基于Sobac等人[Phys.Rev.E90，053011（2014）]提出的理论模型。分析了液滴和基底的形状。该模型特别提供了蒸汽膜厚度的定标。对于小液滴，这些结垢似乎与固体基底上的莱顿弗罗斯特液滴的情况相同。对于大滴，相反，它们是不同的，没有证据表明烟囱形成已观察到无论是实验上还是理论上在本研究中考虑的液滴大小的范围内。关于蒸发动力学，半径随时间线性减小，无论滴的大小，这不同于固体基板上的莱顿弗罗斯特下降的情况。对于高过热度，液滴的特征寿命与过热度的关系遵循从模型导出的标度律，但在低过热度时，它偏离了这个标度，而是饱和。
2016-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Inverse Leidenfrost drop manipulation using menisci
沉积在蒸发液体浴上的液滴可以通过从浴中散发的蒸汽保持在逆莱顿弗罗斯特状态，使它们几乎没有摩擦地悬浮和悬停。这些完全不润湿的液滴在液体界面上产生一个凹陷，以维持它们的重量，当它们接近靠壁上升的弯月面时，会产生排斥力。在这里，我们详细研究了这种反射，并表明，无摩擦莱顿弗罗斯特滴是一个简单而有效的工具来探测未知界面的形状。然后，我们使用控制器来控制那些难以捉摸的液滴的运动。我们创造波导来引导和加速它们，并使用抛物面墙来反射和聚焦它们。这在液滴冷冻保存过程的规模扩大中可能特别有益：毛细管相互作用可用于在没有接触和污染的情况下运输、收集和收集玻璃化生物样品。
2019-12-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Liquid marbles as thermally robust droplets: coating-assisted Leidenfrost-like effect
莱顿弗罗斯特效应--过热表面上液滴蒸发时间延长--只有当表面温度高于某一过渡值时才会发生。在这里，我们展示了特殊设计的液滴-液体弹珠-可以在任何过热温度下（在我们的实验中测试高达465 oC）表现出类似的效果，而不会发生转变。这种现象很可能是由于液体弹珠是涂有微粒的液滴，这些微粒有助于悬浮液体核心并在液体和过热表面之间保持绝缘层。
2012-07-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Leidenfrost temperature increase for impacting droplets on carbon-nanofiber surfaces
冲击在过热表面上的液滴可以表现出接触沸腾状态，在接触沸腾状态下，液滴与表面直接接触并剧烈沸腾，或者表现出膜沸腾状态，在膜沸腾状态下，液滴通过其自身的蒸汽与表面保持分离。从接触到薄膜沸腾状态的转变不仅取决于表面的温度和液滴的动能，而且还取决于在表面上制造的结构的尺寸。在这里，我们的实验表明，覆盖有碳纳米纤维的表面延迟过渡到膜沸腾到更高的温度相比，光滑的表面。我们提出的物理参数表明，由于小规模的碳纤维，它们被冷却的蒸汽流之前的液体的影响，从而允许接触沸腾到更高的温度比光滑的表面。我们还表明，只要是在膜沸腾制度的影响，影响液滴的扩展因子遵循相同的$\We^{3/10}$缩放（与$\We$的韦伯数）发现光滑的表面，这是由液滴下面的蒸汽流。
2013-09-03 physics.flu-dyn
Self-propulsion of inverse Leidenfrost drops on a cryogenic bath
当沉积在热浴上时，观察到挥发性液滴保持悬浮状态：所谓的莱顿弗罗斯特效应。在这里，我们讨论滴动力学在一个逆莱顿弗罗斯特的情况下，室温滴沉积在液氮池，并漂浮在由蒸发的浴产生的蒸汽膜。在沉积后的几秒钟内，我们观察到液滴开始沿着直线路径在浴上滑动，仅被靠近容器边缘的弹性反弹破坏。最初在静止状态下，这些自行推进的液滴在几秒钟内加速，并达到几厘米/秒的速度，然后在较长的时间尺度上减速。只要它们坐在浴缸上，即使在冷冻和冷却到液氮温度之后，它们仍然可以自行推进。我们的实验研究影响液体运动的参数，并提出了一个模型，实验和数值观察（稳定）的对称性破缺内的蒸汽膜，支持下降的基础上。当还对液滴的膜厚度和冷却动力学进行建模时，可以准确地再现液滴速度的变化。
2019-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Universality of oscillating boiling in Leidenfrost transition
莱顿弗罗斯特转变导致沸腾系统的沸腾危机，在这种状态下，由于过量的蒸汽产生，液体失去与受热表面的接触。在这里，使用加热表面上的液滴沸腾的实验，我们报告了一种新的现象，称为振荡沸腾，在莱顿弗罗斯特转变。我们表明，振荡沸腾的结果从两个效果之间的竞争：由于局部沸腾，和再润湿的液体从加热表面的分离。我们认为，理论上的莱顿弗罗斯特转变可以预测的基础上，它与振荡沸腾现象的联系，并验证各种液体的实验预测。
2017-09-13 physics.flu-dyn
Leidenfrost levitation of a spherical particle above a liquid bath: evolution of the vapour-film morphology with particle size
我们考虑由于莱顿弗罗斯特效应而悬浮在液体浴上方的球形颗粒，其中浴或球体的蒸汽形成绝缘膜，其压力支撑球体的重量。从润滑型近似的基础上减少配方开始，我们使用匹配的渐近描述的蒸汽膜的形态假设，球体是小的相对于毛细管长度（小邦德数）和浴和球体的密度是可比的。我们发现，这一制度是由两个正式的无限序列的区别限制，满足在一个积累点，限制被定义为小的内在蒸发数相对于邦德数。这些序列的限制揭示了一个令人惊讶的复杂的演变的膜形态与增加的球体尺寸，从形成典型的莱顿弗罗斯特下降漂浮在一个平坦的固体基板，并最终达到均匀的膜形态类似的情况下，一个大的液滴漂浮在液体浴以上的颈泡形态开始。
2022-01-06 physics.flu-dyn
Geometry of the vapor layer under a Leidenfrost hydrogel sphere
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；Institute of Physics, Univ. Amsterdam（阿姆斯特丹大学物理研究所）；TCM Group, Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室理论凝聚态物理组）
研究揭示了莱因弗罗斯特水凝胶球下方蒸汽层的几何特性，发现蒸汽蒸发在塑造其下表面中起关键作用，拓展了蒸汽压力与弹性力相互作用的理解。
2026-02-23 physics.flu-dyn
The Leidenfrost effect as a directed percolation phase transition
沉积在热固体上的挥发性液滴可以悬浮在它们自己的蒸汽垫上，而不接触表面。我们建议了解发病的这种所谓的莱顿弗罗斯特效应，通过类比表现出定向渗滤相变的非平衡系统。当执行过热的固体的影响，我们观察到一个制度的时空不稳定性，局部湿补丁共存的衬底上的干燥区域。我们报告的临界表面温度，这标志着悬浮和接触共存的温度范围大的上限。在此范围内，随着温度的降低，平衡湿分数从零到一连续增加。此外，时空间歇制度的统计性质是一致的定向渗流普适类。这个类比使我们能够重新定义莱顿弗罗斯特温度，并阐明了控制向莱顿弗罗斯特状态转变的物理机制。
2021-08-17 physics.flu-dyn
Behavior of self-propelled acetone droplets in a Leidenfrost state on liquid substrates
它表明，非聚结液滴的丙酮可以在液体基板上形成。记录了悬浮在水面上的丙酮液滴周围和内部的流体流动，以阐明可能导致非聚结的机制。对于足够低的冲击速度，液滴在液体基质的表面上经历阻尼振荡，但在较高的速度下发生干净的反弹。实验观察到的静态配置的浮动液滴的预测从一个理论模型为一个小的非润湿的刚性球体休息在液体基板上的比较和一个试探性的策略，用于确定下一个小液滴在液体上的蒸汽层的厚度提出。该策略基于有效表面张力的概念。液滴以可以归因于马兰戈尼效应的方式在直线轨迹中显示自推进。令人惊讶的是，自推进的水滴可以浸入未受干扰的水面之下。这种现象被认为是阻力诱导的，并可能提供一个基础，在以前的工作中改进的意见。
2017-02-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Small Leidenfrost droplet dynamics
本文研究过热基底上数十微米以下 Leidenfrost 液滴的蒸发与悬浮动力学，通过渐近分析、数值拟合和 ODE 模型解释起飞偏差及有限高度消失规律。
2024-09-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Reemergence of Trampolining in a Leidenfrost Droplet
本文研究了无约束莱顿弗罗斯特液滴中自发蹦床行为的再现现象，揭示其由液-汽界面的次谐波与谐波激发及蒸发导致的固有频率变化驱动，且该共振机制具有普遍性。
2024-08-27 physics.app-ph physics.flu-dyn
Drop impact on superheated surfaces
当液滴撞击在加热到高于液体沸点的光滑表面上时，液滴或者在接触表面时立即沸腾（"接触沸腾“），或者在没有任何表面接触的情况下形成朝向热表面的莱顿弗罗斯特蒸汽层并反弹（"温和膜沸腾”），或者两者都形成莱顿弗罗斯特层并向上喷射微小的液滴（"喷射膜沸腾“）。我们实验确定的条件下，在每个政权的影响行为可以实现。我们发现，无量纲的最大传播$γ$的影响液滴在温和的和喷雾膜沸腾制度的加热表面上显示了一个普遍的缩放与韦伯数$\We$（$γ\sim\We^{2/5}$）-无论表面温度和液体性质-这是比非加热（亲水或疏水）表面（$γ\sim\We^{1/4}$）的影响陡峭得多。我们还干涉测量液滴下的蒸汽厚度。
2011-11-02 physics.flu-dyn
Leidenfrost drop dynamics: An approach to follow the complete evolution
本文提出了一种新模型，通过考虑液滴形状、蒸发、蒸汽膜场和Marangoni对流，将各因素整合进单个非线性ODE以描述莱顿弗罗斯特液滴的完整演化，实验验证了其良好一致性。
2024-11-12 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Leidenfrost Gas Ratchets Driven by Thermal Creep
我们表明，热蠕变是在最近发现的莱顿弗罗斯特棘轮，液滴漂浮在蒸汽层沿加热的表面和加速到高达40厘米=秒的速度的起源。作为主动元件，在每个棘齿顶点处的不对称温度分布对边界层中的蒸汽流进行整流。这种机制在低雷诺数下工作，并提供了一种新的工具，用于控制纳米结构表面的气体流动。
2014-01-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unexpected Suppression of Leidenfrost Phenomenon on Superhydrophobic Surfaces
莱顿弗罗斯特现象是指液滴在过热的表面上悬浮，并被其蒸汽层包裹。对于水，超疏水表面被认为抑制莱顿弗罗斯特点（$\it{T}$ $_{\rm L}$）-发生这种现象的温度。蒸汽膜阻碍了换热器中的沸腾传热，从而损害了能量效率和安全性。因此，期望在不抑制$\it{T}$ $_{\rm L}$的情况下实现超疏水性。在这里，我们证明了水的$\it{T}$ $_{\rm L}$的微织构超疏水表面，包括双凹柱（DRP）可以超过那些亲水性，甚至超亲水性表面。我们解开微观结构，热传递，和表面化学的$\it{T}$ $_{\rm L}$的贡献，并揭示如何超疏水性可以实现不抑制$\it{T}$ $_{\rm L}$。例如，与涂覆有全氟化纳米颗粒的二氧化硅表面相比，在200 $^{\circ}$ C下，具有DRP的二氧化硅表面促进了~300%更大的热传递到水滴。因此，超疏水表面可以用于节能热机械。
2021-02-04 physics.app-ph physics.flu-dyn
Oscillating and star-shaped drops levitated by an airflow
我们研究了悬浮在气垫上的液滴的自发振荡，最终导致了轴对称的破坏和“星滴”的出现。这强烈地让人联想到莱顿弗罗斯特星，它们被观察到漂浮在热基底上的水滴。这项工作的主要优点是，我们以低于液滴的恒定速率注入气流，从而消除热效应，并允许更好地控制流速。我们用不同粘度的液滴进行实验，观察稳定状态、振荡和烟囱不稳定性。我们发现，对于一个给定的液滴大小的不稳定性出现在临界流速以上，后者是最大的小液滴。所有这些观察结果都是通过数值模拟再现的，在那里我们使用势流和气体作为粘性润滑层来处理液滴。定性地，不稳定的发生与实验结果一致，尽管典型的流速太大了10倍。我们的研究结果表明，热效应是不重要的星滴的形成，并强烈建议一个纯粹的流体动力学机制的莱顿弗罗斯特星的形成。
2013-05-23 physics.flu-dyn
Boiling transitions during droplet contact on superheated nano/micro-structured surfaces
操纵表面形貌是用于提高涉及液滴与过热表面接触的许多工业过程的效率的最有前途的策略之一。在这种情况下，液滴可能会在接触时立即沸腾，飞溅和沸腾，或者可能在莱顿弗罗斯特状态下漂浮在自己的蒸汽上。在这项工作中，我们报告了水滴在使用高速光学和X射线成像观察到的广泛温度范围内与设计的纳米/微米纹理表面轻轻接触的结果。我们报告了一个矛盾的增加莱顿弗罗斯特温度（TLFP）的纹理间距降低到临界值（~10 μ m）以下。虽然这种纹理固体上的液滴在接触时似乎沸腾，但我们的研究表明，它们的行为主要是由流体动力学不稳定性决定的，这意味着TLFP的增加可能不一定会导致传热增强。在这样的表面上，液滴显示一个新的制度，其特征在于飞溅伴随着蒸汽射流穿透液滴之前，他们过渡到莱顿弗罗斯特状态。我们提供了一个全面的地图，在很大范围内的纹理间距的液滴的沸腾行为，可能有显着的影响，如电子冷却，喷雾冷却，核反应堆的安全和遏制火灾的应用。
2020-03-25 physics.app-ph physics.flu-dyn
Modeling Leidenfrost levitation of soft elastic solids
本文提出了弹性莱顿弗罗斯特悬浮的理论，发现弹性主导区间内固体越重悬浮越高，并引入无量纲弹性莱顿弗罗斯特数刻画刚性与Hertzian行为的转变，为软机器设计提供理论基础。
2023-09-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The thermo-wetting instability driving Leidenfrost film collapse
在被称为莱顿弗罗斯特点（Leidenfrost point，LFP）的临界温度以上，加热的表面可以将液滴悬浮在其自身的蒸汽膜上方。绝缘蒸汽膜在电子器件的冶金淬火和热控制中可能是非常有害的，但也可以被利用来减少阻力和发电。LFP的操纵主要是通过实验进行的，产生了各种半经验模型，这些模型解释了瑞利-泰勒不稳定性、成核速率和临界值。然而，一个真正全面的模型一直是困难的，因为不同的流体的LFP变化显着，并受到系统压力，表面粗糙度和液体润湿性。在这里，我们确定了小的长度尺度，最终设置在莱顿弗罗斯特点的崩溃条件的蒸汽膜不稳定性。从线性稳定性分析，它表明，主要的膜稳定机制是液-汽表面张力，蒸汽质量的粘性传输，和蒸发在液-汽界面。同时，在气相中，本体液体和固体基质之间的范德华相互作用驱动膜塌陷。这种对汽膜动力学的物理洞察使我们能够推导出流体莱顿弗罗斯特点的从头算数学表达式。该表达式捕获了在各种表面润湿性和环境压力下不同流体的LFP的实验数据。对于润湿表面的流体（小的固有接触角），表达式可以简化为包含控制LFP的热润湿不稳定性的单个无量纲数。
2019-12-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wind- and Gravity-Forced Drop Depinning
液滴由于表面张力而粘附到固体表面，但由于风或重力的作用，液滴可以沿着表面脱钉并往回跑。这项工作开发了一个简单的机械模型，结合重力和高雷诺数风强迫和测试，模型使用粗糙的铝表面上的水滴脱钉。在非倾斜表面上，滴depin在恒定的临界韦伯数，$W\!e_{\mathrm{crit}}=7.9$，对于目前的润湿性条件。在倾斜表面上，$W\!e_{\mathrm{crit}}$随Bond数和非强制液滴的宽高比的乘积线性减小。在$W\!e_{\mathrm{crit}}=4$之上和之下的不同的风和重力主导的强迫制度的线性斜率是不同的。接触线形状和液滴轮廓形状在脱钉条件下测量，但不能充分解释两个强制制度之间的差异。
2020-09-09 physics.flu-dyn
Predicting the outcomes of fuel drop impact on heated surfaces using SPH simulation
液滴在受热固体表面上的撞击在许多工程应用中具有重要意义。采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对落壁干扰进行了数值模拟。SPH方法是一种拉格朗日无网格方法，可用于求解流体方程。基于SPH公式的蒸发模型也被开发和实施。进行了参数研究，以表征冲击速度和壁温对冲击结果的影响。本数值方法能够预测不同的结果，例如沉积、飞溅、破裂和回弹（即，Leidenfrost现象）。本数值方法被用来构建一个政权图描述异辛烷下降的影响，在不同的韦伯数和壁面温度的加热表面。
2018-04-16 physics.flu-dyn
SPH simulation of fuel drop impact on heated surfaces
液滴和加热表面的相互作用在许多应用中是非常重要的。本文介绍了一种基于光滑粒子流体动力学（SPH）的数值方法，用于模拟正庚烷液滴撞击加热表面的过程。SPH方法使用服从流体动力学定律的数值拉格朗日粒子来描述流体流动。通过引入Peng-Robinson状态方程，SPH方法可以直接模拟汽液相以及汽液相之间的相变过程。数值方法通过两个实验进行了验证滴在加热表面上的低冲击速度的冲击。然后，数值方法被用来预测在不同的温度和速度的落壁相互作用。该模型能够预测不同的结果，如反弹，蔓延，飞溅，解体和莱顿弗罗斯特现象，与物理理解一致。
2017-12-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Impact of beads and drops on a repellent solid surface: a unified description
我们调查自由膨胀片形成的超软凝胶珠，和液体和粘弹性滴，所产生的珠或滴上覆盖着一层薄薄的液氮，抑制粘性耗散由于逆莱顿弗罗斯特效应的硅晶片的影响。我们的实验显示了一个统一的行为的冲击动力学，固体，液体和粘弹性流体，我们合理地考虑到弹性毛细管效应。在这个框架内，固体和液体的经典碰撞动力学，只要粘性耗散是可以忽略不计的，出现作为一个普遍的理论描述的渐近极限。一种新的材料依赖的特征速度，包括毛细管和体积弹性出现从这个统一的描述的物理影响。
2018-03-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the spreading of impacting drops
对液滴撞击固体表面过程中的能量收支和耗散机制进行了数值和理论研究。我们发现，对于高冲击速度和可忽略的表面摩擦在固体表面（即自由滑动），约一半的初始动能转化为表面能，独立的碰撞参量和详细的能量损失机制（S）。我们认为，这个看似普遍的规则是有关的液滴的变形模式，并让人想起管流经历突然膨胀，其中的水头损失可以通过乘以动能的传入流的几何因子计算。对于无滑动表面上的冲击，固体表面处的剪切边界层中的耗散也是重要的。在这种情况下，几何压头损失充当总耗散的下限（即，当液滴粘度被发送到零时，无滑动表面上的扩散接近自由滑动表面上的扩散）。这种新的观点的影响问题允许简单的分析估计的最大传播直径的影响下降的碰撞参量和固体表面的属性的函数。它弥补了以前的动量平衡方法和能量平衡方法之间的差距，迄今为止，这些方法在低粘度极限下没有给出一致的预测。我们的模型和实验之间发现良好的协议，无论是对“滑”或润滑表面的影响（如莱顿弗罗斯特液滴的影响和头上的液滴液滴碰撞）和无滑动表面的影响。
2016-10-06 physics.flu-dyn
Vertical impact of a water jet on a hot plate from a growing drop to spray formation
本文实验研究了亚毫米水射流垂直冲击高温热板的现象，发现随韦伯数变化会发生从单液滴生长到喷雾形成的流态转变，并提出了预测液膜半径、喷射角及临界转变韦伯数的理论模型。
2024-07-25 physics.flu-dyn
Drop impact on superheated surfaces: short-time dynamics and transition to contact
当挥发性液滴撞击过热固体时，空气排出和蒸汽产生共同产生中间气体层，延迟甚至防止液体和固体之间的接触。在这篇文章中，我们使用高速同步反射干涉和全内反射成像来测量中间气体膜的短时动力学，并探测悬浮和接触之间的过渡。我们观察到，基板温度强烈影响的液-气界面的垂直位置，动态莱顿弗罗斯特转变的影响，由空气和蒸汽排水（\emph{i.e}，气体排水），蒸发，后者引起迄今未报道的垂直振荡的气体膜，可以触发液-固接触。我们首先推导出在液滴中心线下捕获的气膜高度（称为凹坑高度）和短时间内的最小气膜厚度的比例关系。前者是由气体排放和液体惯性之间的竞争，类似于等温冲击，而后者强烈依赖于蒸汽的产生。在达到最小厚度的位置处的气体压力由液体惯性和蒸气产生确定，并且最终由增加的界面曲率平衡，从而确定最小厚度。我们表明，在低冲击速度限制，瞬态稳定性的排水气膜显着使动态悬浮要求低于静态悬浮。我们通过测量垂直气膜振荡的频率和监测它们在由表面温度和撞击速度所跨越的参数空间中的发生来确定垂直气膜振荡。最后，我们对这些振荡的发生进行建模，并通过流体动力学机制来解释它们的频率。
2021-04-12 physics.flu-dyn
Drop impact on superheated surfaces: from capillary dominance to non-linear advection dominance
本文研究过热表面上液滴撞击，通过高速全内反射技术测量最小气膜厚度，揭示了从表面张力主导到非线性平流主导机制的转变，并用耦合蒸发下液气动力学的标度关系合理解释了实验结果。
2023-04-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
