Hydrothermal waves in evaporating sessile drops (APS 2009)
这个流体动力学视频被提交到画廊的流体运动的2009年美国物理学会分部的流体动力学会议在明尼阿波利斯，明尼苏达州。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。
2009-10-23 physics.flu-dyn
Low power sessile droplet actuation via modulated surface acoustic waves
固着液滴的低功率致动对于便携式或混合芯片实验室和生物流体的无害操纵是主要的兴趣。在本文中，我们表明，通过表面声波移动或变形液滴所需的声功率可以大大减少通过强迫的下降惯性毛细管振动模式。事实上，谐波，超谐波和次谐波（参数）激励这些模式时，观察到的高频声信号（19.5 MHz）的瑞利-兰姆惯性毛细管频率周围调制。这种共振行为导致液滴比在非调制情况下更大的振荡和更快的运动。
2012-03-08 physics.flu-dyn
Evaporation Dynamics of Completely Pinned and Partially Pinned Sessile Droplets in Multi-Droplet Configurations
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本研究通过实验对比完全钉扎与部分钉扎固着液滴在多液滴构型中的蒸发动力学，发现完全钉扎液滴虽绝对蒸发更快，但受气相屏蔽效应获得的相对寿命延长更显著，五液滴构型中寿命最高延长124%，并建立了含蒸发冷却效应的理论模型。
2025-11-10 physics.flu-dyn
Insights into the mechanics of pure and bacteria-laden sessile whole blood droplet evaporation
本文通过实验与理论分析，揭示纯血及含菌血滴蒸发三阶段机制，验证沉淀物厚度模型，并发现极高细菌浓度改变裂纹模式。
2025-08-15 physics.flu-dyn
Evaporation-driven liquid flow in sessile droplets
固着液滴的蒸发自发地引起内部毛细液体流动。由蒸发引起的温度或化学梯度引起的液-气界面处的表面张力驱动的表面积和/或表面张力差的最小化使液体运动。该流动沿着悬浮材料拖动，并且是控制干燥液滴留下的污渍中的材料沉积的关键之一。这一原理的应用范围从印刷和涂料工业中的污渍形成控制，到DNA分析，到对血迹的法医和医学研究，以及使用蒸发驱动的自组装纳米技术。因此，固着液滴的蒸发不仅引起了流体动力学的极大兴趣，而且引起了软物质、化学、生物、工程、纳米技术和数学界的极大兴趣。由于这种广泛的兴趣，在干燥液滴蒸发驱动的流动的知识仍然分散在不同的领域，导致各种误解和误解。在这篇综述中，我们的目标是统一这些观点，并反映在最近的实验和理论进展的光在固着液滴蒸发驱动的液体流动的当前理解。此外，我们概述了开放的问题，并指出未来研究的方向。
2022-09-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A macroscopic model for sessile droplet evaporation on a flat surface
固着液滴在平坦表面上的蒸发涉及相变、扩散、平流和表面力之间的复杂相互作用。在试图显着降低问题的复杂性，并使其易于管理，我们提出了一个简单的模型铰接在一个表面自由能为基础的松弛动力学的液滴形状，扩散蒸发模型和接触线钉扎机制的屈服应力。我们的模型再现了已知的动态液滴形状松弛和液滴蒸发，无论是在没有和存在的接触线钉扎。我们表明，形状松弛蒸发过程中显着影响的寿命下降。我们发现蒸发时间对初始接触角的依赖性是形状弛豫和蒸发之间的竞争的函数，并且强烈地受到任何接触线钉扎的影响。
2018-07-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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。
2019-12-05 physics.flu-dyn
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。
2025-07-18 physics.flu-dyn
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。
2018-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Sessile liquid drop evaporation: analytical solution in bipolar coordinates
液滴在平面上的蒸发沉积研究在物理、工程和医学等领域具有重要的应用价值。提出了新的解析表达式来计算固定液滴的蒸发速率（单位时间内单位表面积的质量损失）和总蒸发速率（单位时间内的质量损失）。为了获得这些结果，H.M.平楔的Macdonald解是由J.C.麦克斯韦在《电磁学》中进一步推导了基于G.A.格林伯格这些解在数学上等价于Yuri O. Popov [Phys.Rev.E71，036313（2005）]，但是，在某些情况下，从计算的角度来看，新的解决方案可能更有用。
2021-04-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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。
2008-12-14 physics.flu-dyn
Evaporation of a sessile colloidal water-glycerol droplet: Marangoni ring formation
颗粒在悬浮液中的传输和聚集是许多物理化学和工业过程中的一个重要过程。在这项工作中，我们研究了蒸发的二元液滴中的粒子输运。令人惊讶的是，颗粒的积聚不仅发生在接触线（由于咖啡污渍效应）或固体基质（由于沉降）处，而且还发生在液体-空气界面附近的特定径向位置处，形成“环”，我们称之为马兰戈尼环。该环的形成主要归因于由水-甘油液滴的蒸发动力学触发的溶质Marangoni流。实验和模拟显示公平协议的体积演变和一般结构的溶质Marangoni流，即，Marangoni涡。实验表明，Marangoni环的位置与Marangoni涡有很强的相关性。然而，有限元数值模拟未能描述在实验中看到的颗粒分布。有趣的是，这些粒子不仅聚集形成马兰戈尼环，而且还聚集成靠近液-气界面的胶体晶体，产生彩虹色。在实验中形成的胶体晶体是强有力的证据，非流体动力学的相互作用，这是不代表在模拟中，也发挥了重要作用，在我们的系统。
2022-09-20 physics.flu-dyn
Recent Developments on Colloidal Deposits Obtained by Evaporation of Sessile Droplets on a Solid Surface
了解载有胶体颗粒的液滴蒸发过程中的流动模式和耦合传输现象对于设计技术应用（如在固体表面上组织蛋白质/DNA）至关重要。我们回顾了最近的报告，蒸发固着液滴的胶体悬浮液在固体表面。本文从环状沉积物形成的经典机理出发，讨论了几个参数的影响。值得注意的是，已经发现热或溶质Marangoni效应、颗粒尺寸、颗粒浓度、颗粒形状、基底润湿性、悬浮液的pH等在控制沉积图案中是重要的。沉积图案的复杂性和形状已被归因于蒸发过程中的耦合传输现象。我们讨论了重要的制度地图报告不同类型的存款，这使我们能够分类的存款和耦合物理。我们还提出了研究，已经证明了在蒸发的固体表面上的双分散胶体悬浮液中的颗粒分选。最后，对该领域未来的研究机会提出了一些意见。
2019-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of sessile ethanol-water droplets on a highly inclined heated surface
实验研究了乙醇-水二元液滴在倾斜衬底上的蒸发过程，在临界滑动角以下，不同衬底温度下的蒸发过程。使用配备有CMOS相机和红外（IR）相机的定制测角仪。在蒸发过程中，液滴被观察到保持钉扎在前进侧，而后退侧收缩。倾斜基板上的液滴的前进和后退接触角的不对称性导致通过IR图像捕获的复杂的热溶质Marangoni对流。液滴在蒸发的早期阶段在前进的接触线周围表现出两个不同的振荡的富水冷区，而更易挥发和更轻的乙醇在后退侧附近产生更热和快速蒸发的单元。当乙醇蒸发掉时，富含乙醇的细胞崩溃，沿着斜面产生热脉动。随后，热模式变得类似于纯水滴的热模式。研究还发现，热溶质驱动的振荡对流随衬底温度的升高而增加。尽管在对流动力学的复杂性，蒸发速率表现出在归一化时间在不同的基板温度，可以表示为分段线性拟合在蒸发的早期和后期阶段的普遍行为。
2020-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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。
2021-02-27 physics.app-ph physics.flu-dyn
Particle deposit patterns from evaporation of a sessile colloidal droplet
本文通过数值模拟研究蒸发固着液滴中胶体颗粒的输运与沉积，揭示颗粒-基底DLVO相互作用和热Marangoni流对咖啡环效应及沉积图案的影响机制。
2025-07-18 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Surface declination governed asymmetric sessile droplet evaporation
本文报道了倾斜衬底上的液滴蒸发动力学。本文对不同衬底厚度、润湿性和温度下的液滴蒸发行为进行了全面的实验和理论分析。与基板decaderance固着液滴表现出扭曲的形状和蒸发在不同的速率相比，液滴在同一水平基板上，其特征在于更经常的蒸发制度的变化。在蒸发过程中，滑粘和跳粘模式是突出的。对于倾斜衬底上的液滴，蒸发通量也是不对称的，并且由初始接触角的不同决定。由于后接触线处的接触角较小，因此它是蒸发通量较高的区域。粒子图像测速仪显示了倾斜液滴内的内循环速度增加。蒸发通量的不对称性导致更高的温度梯度，这最终增强了蒸发通量最高的液滴后部附近的热Marangoni循环。采用一个模型对热Marangoni平流速度进行了预测，得到了较好的拟合。倾斜角和施加的热条件相互作用，并导致变形的蒸发动力学比液滴在水平加热表面。即使TL的微弱运动也会显著改变蒸发动力学，通过将液滴的形状从理想的椭圆形改变为几乎球冠，这最终降低了蒸发通量。液滴的寿命是通过修改非加热基板的可用模型来建模的，以考虑形状不对称性。目前的研究结果可能会对微尺度热流体动力学产生强烈的影响。
2020-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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。
2008-12-17 physics.flu-dyn
Evaporation and fluid dynamics of a sessile drop of capillary size
对静止液滴蒸发过程进行了理论描述和数值模拟。我们共同考虑到水动力学的蒸发固着滴，在下降和蒸汽在空气中的扩散的热传导的影响。在准稳态近似下确定了旋转对称液滴的形状。还考虑了蒸汽扩散中的非平稳效应。模拟结果与甲苯液滴蒸发速率的测量数据吻合较好。与表面张力的温度依赖性相关的马兰戈尼力在固着液滴中产生流体对流。我们的研究结果表明，几个动力学阶段的对流，其特征在于不同数量的漩涡在下降。在早期阶段的街道的漩涡出现在附近的表面的下降，并诱导一个非单调的空间分布的温度超过滴表面。在下降的近表面涡的初始数量是由Marangoni细胞的大小，这是类似于由皮尔逊平坦的流体层。这个数字随着时间的推移迅速减少，导致在中间阶段的三个大涡。在蒸发过程中，涡旋最终转变为单个对流涡旋，并持续约1/2的蒸发时间。
2008-12-30 cond-mat.other physics.comp-ph physics.flu-dyn
Nonexistence of two-dimensional sessile drops in the diffuse-interface model
扩散界面模型（DIM）是一种广泛使用的工具，用于对涉及界面的流体现象进行建模，例如固着液滴（固体基底上的液滴，被饱和蒸汽包围）和液脊（二维固着液滴）。在这项工作中，它被证明，令人惊讶的是，DIM不承认解决方案描述静态液体脊。然而，如果汽液密度比很小-例如，对于室温下的水-脊仍然可以被观察到为准静态，因为它们的演变太慢而无法与蒸发区分开来。有趣的是，不存在定理不能推广到轴对称的无柄滴和脊附近的垂直墙，这是不排除的。
2021-09-23 physics.flu-dyn
Soluto-thermo-hydrodynamics influenced evaporation of sessile droplets
本文从实验和理论两方面探讨了固着盐水液滴的蒸发动力学。观察结果表明，溶剂化离子的存在导致调制蒸发动力学，这是进一步的表面润湿性的函数。在亲水性表面上，增加盐浓度导致蒸发速率增加，而在超疏水性表面上，它首先随着浓度增加和减少。此外，蒸发状态恒定接触角或恒定接触半径的性质和程度取决于盐浓度。基于通过显微镜观察到的液滴内晶体成核行为，解释了超疏水表面上的蒸发减少。注意到PdR扩散驱动的蒸发模型不能预测调制的蒸发速率。此外，由于溶剂化盐引起的表面张力和静态接触角的变化也不能解释改进的蒸发行为。使用PIV观察液滴内产生的内部平流，并取决于盐浓度。平流动力学已被用来解释和量化的改进的蒸发行为，通过呼吁界面剪切修改的Stefan流的概念，蒸发液滴周围。分析导致蒸发率的准确预测。此外，另一个缩放分析已被提出，表明系统内的热和溶质Marangoni平流导致的平流行为。分析还表明，主导模式是溶质平流和理论预测的内环流速度具有良好的精度。这一发现对微流体传热和物质传输系统具有重要意义。
2019-11-25 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Sessile drop evaporation in a gap -- crossover between diffusion-limited and phase transition-limited regime
本文针对狭窄间隙中挥发性固着液滴的蒸发问题，建立了梯度动力学形式的介观薄膜模型，并通过与直接数值模拟和实验对比，揭示了扩散限制与相变限制蒸发状态之间的过渡机制。
2022-06-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-selective Evaporation of Ethanol-Water Binary Mixture within Heated Capillary
本文通过实验和数值模拟发现加热毛细管内乙醇-水二元混合物存在非选择性蒸发现象，揭示了扩散层发展导致的蒸发阶段转变机制，并基于Pe数建立了判断蒸发特性的解析判据。
2024-01-13 physics.flu-dyn
Evaporation of initially heated sessile droplets and the resultant dried colloidal deposits on substrates held at ambient temperature
本研究的实验和数值研究的蒸发和由此产生的图案的干燥沉积物的含水胶体固着液滴，当液滴最初被提升到一个高温，然后被放置在基板上保持在环境温度下。然后释放系统进行自然蒸发，而不施加任何外部扰动。红外热成像和光学轮廓作为重要的工具，分别用于界面温度测量和咖啡环尺寸的量化。最初，一旦液滴沉积在衬底上，就沿着液-气界面存在显著的温度梯度，这触发了沿着液-气界面从液滴顶部朝向接触线引导的马兰戈尼应力诱导的再循环流。因此，流动方向与常规衬底加热情况下所见的方向相反。有趣的是，该温度梯度迅速衰减-在总蒸发时间的前10%内，并且液滴-基底系统此后与环境达到热平衡。尽管温度梯度快速衰减，但咖啡环尺寸显著减小，导致内部沉积。这种抑制的咖啡环效应是由于这样的事实，即最初的马兰戈尼应力引起的再循环流持续到蒸发的最后阶段，即使在界面温度梯度消失。这基本上是液体惯性的结果。总体而言，连同一个新的实验条件下，本调查揭示了一个独特的性质Marangoni应力诱导流在干燥液滴和其作用，影响相关的胶体沉积物，这是以前没有探索。
2020-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Influence of gravitational forces and fluid flows on a shape of surfaces of a viscous fluid of capillary size
毛细管尺寸的粘性流体的纳维-斯托克斯方程和边界条件在与流体-气体界面的几何形状相关联的曲线坐标中被制定。结果，可以考虑重力和流动对表面形状的影响来描述液滴和液滴的流体动力学。这为相应的数值研究提供了方便的基础。估计的影响的情况下，一个蒸发的座滴。
2008-12-10 physics.flu-dyn
Freezing of sessile droplet and frost halo formation
本文研究挥发性固着液滴冻结时的霜环形成机制，通过蒸发与凝结通量分析揭示湿度、挥发性和基底热导率对霜环演化及冻结时间的影响。
2023-12-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation-driven coalescence of two droplets undergoing freezing
本文采用润滑近似数值模拟，揭示冻结中两液滴因蒸发通量不对称产生毛细流动而聚并，并阐明相对湿度、基底温度及冻结锋面推进的竞争机制。
2024-11-19 physics.flu-dyn
A Combined Computational and Experimental Investigation on Evaporation of a Sessile Water Droplet on a Heated Hydrophilic Substrate
我们的数值和实验研究蒸发的固着液滴加热基板上。我们开发了一个有限元（FE）模型，在二维轴对称坐标系中，以解决耦合传输的液滴和基板中的热量，并在周围环境中的液体蒸汽的质量，同时假设扩散限制，准稳态蒸发的液滴。双向耦合是使用一个迭代方案和下松弛来确保数值稳定性。针对已发表的蒸发质量通量和液-气界面温度的空间分布，对有限元模型进行了验证。我们讨论的情况下，双向耦合是显着准确的比单向耦合。在实验中，我们可视化的侧视图的蒸发微升水滴使用高速相机在不同的基板温度和记录的温度的液-气界面从顶部使用红外相机。我们研究的依赖性反转的温度分布在整个液体-气体界面上的基板厚度的润湿半径的比率，基板的热导率的液滴和接触角的比率。不同衬底温度下蒸发质量速率的测量值与计算值的比较表明，蒸发质量速率随衬底温度非线性增加，有限元模型预测的值与实验数据接近。通过对测量结果的时间平均蒸发质量速率的比较表明，在模型中应考虑界面处的蒸发冷却和扩散系数随温度的变化，以准确地捕获测量结果。
2019-03-31 physics.app-ph physics.class-ph physics.flu-dyn
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。
2016-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of sessile drops. Part 3. Theory of forced oscillations
部分润湿固着液滴由正弦压力场驱动，该正弦压力场在液体/气体界面上产生毛细波。通过计算粘性液滴的响应图和相移，扩展了本系列第1部分（Bostwick & Steen 2014）中的分析，其三相接触线随接触角移动，接触角是接触线速度的平滑函数。粘性耗散通过粘性势流近似和临界Ohnesorge数边界区域，超过该边界区域，一个给定的模式变得过阻尼计算。戴维斯耗散源于接触线速度条件导致阻尼振荡与有限的接触线流动性的下降，即使是无粘性流体。计算了产生最大戴维斯耗散的临界迁移率和相关驱动频率。最后，模态共存的区域，其中两个模式可以同时激发一个单一的强迫频率被确定。预测比较有利的振动液滴的相关实验。
2016-05-17 physics.flu-dyn
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。
2022-11-22 physics.flu-dyn
Self-assembled filament layers in drying sessile droplets: from morphology to electrical conductivity
Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (IET-2), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心埃尔朗根-纽伦堡亥姆霍兹可再生能源研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·阿列克桑德大学）
研究通过调节蒸发机制，控制纤维沉积形态，从而优化导电网络的电导率和渗透阈值。
2026-02-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stokes flows in a sessile hemispherical drop due to evaporation and surface tension gradient
Shubnikov Institute of Crystallography, Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC‘Kurchatov Institute’（舒布尼科夫晶体学研究所，俄罗斯国家研究中心库尔恰托夫研究所晶体学与光子学库尔恰托夫综合体）
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。
2026-02-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elastic deformation due to tangential capillary forces
如果固体足够“软”，固着液滴可以使其所停留的基底变形。在本文中，我们使用基于密度泛函理论的模型计算了由液滴施加在固体基底上的毛细力的详细空间结构。我们表明，除了法向力，下降施加一个以前未考虑的切向力。对固体的合成效应是在接触线附近指向液滴内部的拉力，即不沿着界面。计算了固体的弹性形变，说明了切向力的重要性。
2011-09-08 physics.flu-dyn
Bubble formation during the collision of a sessile drop with a meniscus
如在诸如浸涂的工艺中遇到的，固着液滴与移动弯月面的冲击通常导致小气泡的截留。在这里，我们通过使用高速成像观察液体来实验性地研究气泡形成的过程。我们的中心发现是，截留的气泡的大小至关重要地取决于在哪里开始的滴和移动的弯月面之间的聚结的位置：（i）在一个有限的高度以上的基板，或（ii）正好在接触线。在第一种情况下，我们通常会发现几微米量级的气泡大小，与撞击液滴的大小和速度无关。相比之下，当在接触线处开始聚结时形成的气泡随着撞击液滴的尺寸或速度增加而变得越来越大。我们展示了如何从空气层中的润滑压力和滴的毛细管压力之间的平衡来解释这些观察结果。
2013-01-14 physics.flu-dyn
Lifetime of sessile saliva droplets in the context of SARS-CoV-2
呼吸道疾病（如COVID-19）从受污染表面的传播取决于含有病毒的沉积液滴的干燥时间。蒸发速率取决于环境条件，例如环境温度和相对湿度以及物理性质（例如，液滴体积、接触角和组成）。呼吸道飞沫除水外还含有盐（NaCl）、蛋白质（粘蛋白）和表面活性剂（二棕榈酰磷脂酰胆碱），预计这些物质会对蒸发产生很大影响。一个基于扩散的理论模型，用于估计干燥时间的开发，考虑到动态接触角的唾液液滴与盐和不溶性表面活性剂负载。考察了初始体积、接触角、盐度、表面活性剂浓度、环境温度和相对湿度对液滴干燥时间的影响。
2020-08-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Translation dynamics of evaporating sessile binary-mixture droplet populations
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；York University（约克大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
研究二元混合物液滴对的平移动力学，通过理论模型和实验验证，揭示了溶质马兰戈尼、毛细效应和热马兰戈尼共同决定液滴的吸引、排斥和追逐行为。
2026-10-20 physics.flu-dyn
Bubble formation due to capillary instability during evaporation of a porous medium
我们表明，在蒸发的孔隙网络，液体可以重新填充气体占据的孔隙，折断的气泡，然后移动到一个稳定的配置。这种现象是由毛细不稳定性引起的，由于孔隙网络的润湿性不均匀性，并且与蒸发过程相比具有小得多的时间尺度。通过对可视化实验图像的分析，详细解释了毛细不稳定性引起的液体充注和气泡运动。毛细管阀效应是由大孔和小孔之间的突然几何膨胀引起的阻碍气液界面运动的效应，大孔中的残余液体可以抑制这种效应。为了更好地理解蒸发过程中毛细不稳定性引起的气液两相输运，提出了一种新的孔隙网络模型，该模型不仅考虑了毛细力和粘性力，而且考虑了以往模型中很少考虑的惯性力。孔隙网络模拟结果与实验数据吻合较好，证明了所建立的孔隙网络模型的有效性，为更好地理解惯性力在多孔介质两相运移中的作用开辟了一条新的途径。
2019-12-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spacial and temporal dynamics of the volume fraction of the colloidal particles inside a drying sessile drop
应用润滑理论，研究了固体基底上固着胶体液滴的干燥过程。提出了一个简单的模型来描述时间动态的形状的下降和下降内的胶体颗粒的体积分数。考虑了粘度的浓度依赖性。结果表明，液滴的最终形状取决于胶体颗粒的初始体积分数和毛细管数。我们的模拟结果是在一个合理的协议与公布的实验数据。本文给出了人血清白蛋白（HSA）水溶液液滴的计算方法。
2010-08-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interfacial-Thermo-Fluid-Adhesion Dynamics of Evaporating Capillary Bridges between Curved Surfaces
Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad（莫蒂拉尔·内鲁国立技术学院阿拉哈巴德分校）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
研究曲面间蒸发毛细桥的界面热流体粘附动力学，开发全耦合瞬态数值框架，综合分析多种因素影响，验证模拟方法，揭示蒸发特性受多种因素制约，明确马兰戈尼流主导及基板曲率等对毛细力和粘附力的影响。
2026-07-17 physics.app-ph physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation for Parametric Vertical Vibration and Atomization of Sessile Drops
本文通过直接数值模拟研究固着液滴垂直振动与雾化，揭示方位波次谐波响应源于界面波谐波而非法拉第波，并阐明主、次夹断分别受粘性-毛细标度和振动惯性力控制。
2023-07-13 physics.flu-dyn
Competing advection decelerates droplet evaporation on heated surfaces
在这篇文章中，我们报告的非典型和异常的蒸发动力学的盐水固着液滴表面与高温。在之前的研究中，我们表明，当衬底不加热时，与水滴相比，盐水固着液滴蒸发得更快。在本研究中，我们发现，在加热表面的情况下，盐水液滴蒸发速度比水对应物慢，从而构成一个反直觉的现象。蒸发速率的降低直接取决于盐浓度和表面润湿性。液滴周围的自然对流和表面张力的热调制被发现是不足以解释的机制。使用粒子图像测速PIV的流动可视化显示，在盐水液滴内的变形平流是被捕蒸发背后的一个可能的原因。红外热成像是用来映射液滴的热状态。提出了一种基于热溶质Marangoni的结垢分析方法。据观察，马兰戈尼和内部平流承担的热梯度和溶质梯度是竞争性的，从而导致整体衰减的内部循环速度，从而降低了蒸发率。理论计算得到的平流速度与实验结果一致。这项研究揭示了一种新颖而异常的物种在盐液滴中的传输行为。
2020-01-13 physics.app-ph physics.flu-dyn
Onset of visible capillary waves from high-frequency acoustic excitation
值得注意的是，当暴露于声波时，流体液滴的界面将产生可见的毛细波。例如，当由$\sim\!10^6$ ~Hz频率和更高频率的声波弱驱动时，小（$\sim\! 1 μ$ L）固着液滴将以低$\sim\!10^2$ ~Hz频率振荡。我们测量了这样一个液滴的界面响应6.6 MHz的超声波，以深入了解跨越这些巨大不同的时间尺度的能量传递机制，使用高速显微数字透射全息术，一种独特的方法来捕捉三维表面动态纳米空间和微秒时间分辨率。我们表明，低频毛细波驱动存在通过声辐射压力和不断变化的形状的流体界面之间的反馈机制。声压分布在液滴的驻波腔中，并且当流体界面的形状响应于界面上存在的分布压力而改变时，驻波场也改变形状，反馈以产生腔中的声辐射压力分布的变化。一个物理模型，明确提出的机制的基础上提供，并使用它的模拟进行了验证，对直接观察的微尺度液滴界面动态全息和内部压力分布，使用微粒图像测速。压力界面反馈模型准确地预测了毛细波出现的振动幅度阈值，随后的毛细波的振幅和频率，以及负责毛细波的固着液滴内的驻波压力场的分布。
2022-12-16 nlin.PS physics.flu-dyn
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。
2020-09-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Behaviour of flexible superhydrophobic striped surfaces during (electro-)wetting of a sessile drop
我们在这里研究的微观变形的弹性薄板构成的超疏水基板在不同的润湿条件下的固着液滴使用电润湿。使用共焦显微镜的变形轮廓的薄片进行实验评估。这些实验结果，然后解释使用变分原理形式主义的框架内的线性弹性。我们发现，局部变形的薄片主要是由净水平分量的毛细作用力作用在其顶部由于钉扎液滴接触线控制。我们还讨论了电润湿的间接作用，在支配的弹性层的变形特性。一个重要的结论是，小挠度假设，这是经常使用的文献中，未能提供一个定量的描述的实验结果，一个完整的解决方案的非线性控制方程是必要的，以描述实验获得的偏转轮廓。
2019-08-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary rise and evaporation of a liquid in a corner between a plane and a cylinder: A model of imbibition into a nanofiber mat coating
用多孔涂层润湿表面与各种各样的技术应用相关，例如印刷技术和传热增强。在覆盖有多孔层的表面上的液体的吸入和蒸发负责在这样的表面上的液滴冲击冷却和流动沸腾期间的冷却效率的显著改善。到目前为止，还没有可靠的模型存在，这是能够预测的吸胀与蒸发耦合的多孔涂层表面上的动力学。在这项工作中，我们认为一个可能的机制上的吸液覆盖的基板上的一个吸湿垫。这是在平坦的基板和附着于其上的纤维之间形成的拐角处的毛细压力驱动的流动。液体占据的横截面的形状和面积以及毛细压力沿着流动方向变化。本文建立了一个考虑粘度、表面张力和蒸发作用的自吸蒸发过程的理论/数值模型。在过程开始时，吸胀长度与时间的平方根成比例，与卢卡斯-沃什伯恩定律一致。随着蒸发的影响变得显著，吸胀速率降低。将模型预测与实验数据进行比较，为吸水的水-乙醇混合物到涂层。
2020-03-05 physics.app-ph physics.flu-dyn
Interplay of capillary and Marangoni flows in micropillar evaporation
从微柱蒸发器的蒸发是一个问题，由各种界面现象，如毛细作用引起的液体流动，薄膜蒸发加强附近的接触线，和热毛细作用引起的Marangoni流。然而，过去的研究一直无法评估马兰戈尼流的影响，由于细胞和设备级建模之间的耦合缺失。在这项工作中，我们开发了一个全面的模型，从微柱蒸发器的蒸发耦合的液体流动与能量传递在液体和固体域在细胞和设备水平。该模型已成功地与以前的实验验证。当Marangoni数是足够高的，该模型确定了急剧下降的蒸发器温度归因于热毛细对流创建循环下的液体-蒸汽界面，这导致在界面上形成周期性的反向表面流。当模型中的热毛细作用被关闭时，这种温度下降不能被识别，并且模型的预测与实验测量结果显著偏离。因此，目前的研究揭示了一个迄今为止尚未探索的作用Marangoni流的水从微柱蒸发器蒸发。
2022-03-23 physics.app-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamics of evaporating sessile drops
得到了蒸发液滴的Marangoni对流的几个动力学阶段。我们共同考虑到水动力学的蒸发固着滴，在下降和蒸汽在空气中的扩散的热传导的影响。这些阶段的特征在于液滴中不同数量的涡流和涡流的空间位置。在早期阶段的涡流阵列附近的滴的表面和诱导的非单调的空间分布的温度在滴表面。在下降的近表面涡的数量是由Marangoni细胞的大小，这是计算类似于由皮尔森平坦的流体层。涡的数量随时间迅速减少，在中间阶段产生三个大涡。涡结构最终演变成液滴中的单一对流涡，存在于约1/2的蒸发时间内。
2010-08-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Generalizing Co-operative Evaporation in Two-Dimensional Droplet Arrays
固着液滴暴露于初始条件导致不可避免的质量损失，这在许多实际应用中是至关重要的。通过考虑一个任意配置的二维阵列的液滴，在这里，我们提供了一个简单的广义的理论极限，它们的寿命在蒸发状态。尽管几何和物理复杂性的有效限制，由于其合作的相互作用，我们表明，随之而来的蒸发特性可能是显着不敏感的整体液滴组织的地形细节，对于广泛的液滴-基板组合。然而，随着随后部署的颗粒负载液滴，我们的研究结果导致发现了一个独特的途径，通过利用一个独特的拓扑驱动的对称性破缺现象，产生一个新的战略图案周围的液滴阵列颗粒物质的集体系统内的内部流动。
2019-08-10 physics.flu-dyn
Self-sorting of bidisperse particles in evaporating sessile droplets
本研究通过两阶段数值模拟，发现乙醇液滴蒸发时，无Marangoni应力下接触线后退流抑制双分散颗粒自分类，而存在Marangoni应力时，界面流动促使小颗粒集中于顶端、大颗粒形成外壳。
2025-04-23 physics.flu-dyn
Local evaporation flux of deformed liquid drops
液体分子在汽-液界面处从它们的液体本体逃逸到汽相是由蒸气扩散过程控制的，然而蒸气扩散过程几乎感觉不到该界面的宏观形状。在这里，由于重力和表面张力与各种界面轮廓变形的固着液滴是通过倾斜平面基板实现的。与水平衬底上具有对称帽的液滴相比，固着液滴几何形状的对称破缺导致不同的蒸发行为。而不是蒸汽扩散机制，热扩散制度在这里被定义为计算沿变形液滴界面的局部蒸发通量。局部热阻，其特征在于垂直于基板的液体层厚度，提出了与局部蒸发通量。我们发现，有和没有变形的液滴蒸发的最小通量在下降的顶点，而到一个最大的一个显着较大，但在接触线的有限值。与直觉相反，由于斜坡上的变形而偏离对称形状，令人惊讶地提高了总蒸发速率;并且接触角越小，提高越显著。倾斜度越大，整个蒸发过程越快，重力作用下的蒸发通量分布越不均匀。有趣的是，有了这个热通量的概念，可以想象接触线周围的固有热阻，这自然消除了蒸汽扩散模型中显示的蒸发通量的奇异性。详细的非均匀蒸发通量提出了控制具有工程应用的沉积物的自组装、微结构的方法，特别是在三维打印中，其中在斜坡上干燥是不可避免的。
2021-08-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Competing Marangoni and Rayleigh convection in evaporating binary droplets
对于一个小的固着或悬垂液滴，一般认为，一旦邦德数很小，重力就不起任何作用。这甚至被假设用于蒸发二元固着或悬垂液滴，其中对流流动可以由于一种组分的选择性蒸发和所产生的浓度以及因此在空气-液体界面处的表面张力差异而被驱动。然而，最近的研究表明，在这种液滴中，重力确实可以发挥作用，并且自然对流可以是蒸发二元液滴内部流动的主要驱动机制（Edwards等人，物理修订信函121，184501（2018）; Li等人，物理修订信函122，114501（2019））。在这项研究中，我们推导并验证了一个准稳态模型内蒸发的二元固着和悬垂液滴，这成功地允许预测的流行和有趣的相互作用的瑞利和/或Marangoni对流的基础上的流场表示的瑞利和Marangoni数的相图。
2020-05-28 physics.flu-dyn
Self-wrapping of an ouzo drop induced by evaporation on a superamphiphobic surface
多组分液滴的蒸发对于各种技术至关重要，并且由于其在自然界中的普遍存在而具有许多潜在应用。超双疏表面，即超疏水和超疏油的表面，不仅可以为水滴而且可以为油滴提供低润湿性。在本文中，我们的实验，数值和理论研究的蒸发过程中毫米级的无柄乌佐滴（透明的混合物的水，乙醇，和反式茴香脑）与低润湿性的超双疏表面。蒸发触发的茴香酒效应，即低于特定乙醇浓度的油微滴的自发乳化，由于水和乙醇之间的蒸发通量分布和挥发性差异，优先发生在液滴的顶点。数值模拟也再现了这一观察结果。茴香酒滴的体积减小的特征在于两个不同的斜率。最初的陡峭斜率主要是由乙醇的蒸发引起的，其次是水的蒸发较慢。在后期，由于马兰戈尼力，油包裹在液滴周围，形成油壳。我们提出了一个近似的扩散模型的干燥特性，预测的蒸发液滴与实验和数值模拟结果一致。这项工作提供了一个先进的理解茴香酒（多组分）滴的蒸发过程。
2017-06-05 physics.flu-dyn
Flattened and wrinkled encapsulated droplets: Shape-morphing induced by gravity and evaporation
本文研究含HFBI疏水蛋白的悬浮液滴蒸发时的形态变化，发现座滴在顶点附近扁平皱缩而悬垂液滴在接触线附近周向起皱，并通过重力-弹性-毛细管模型揭示了重力方向对液滴形状变形的关键作用。
2023-05-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
