Splashing of impacting drops
我们调查的影响速度超过喷射的小液滴从主液滴（飞溅）发生液滴冲击光滑表面。我们研究其依赖于表面润湿性能和液滴表面张力。我们表明，飞溅速度是独立的润湿性能的表面，但增加大致线性增加的表面张力的液体。一个预先存在的飞溅模型被认为是预测的飞溅速度，将空气粘度。该模型与我们的数据一致，但计算复杂。为了解决这个问题，我们提出了一个简化，假设大气条件和低粘度，并表明简化提供了一个同样好的预测飞溅速度从一个简单的分析公式。
2017-01-10 physics.flu-dyn
Inertio-capillary rebound of a droplet impacting a fluid bath
本文从实验和理论两方面研究了液滴撞击深熔池后的反弹问题。毫米级液滴使用压电按需液滴发生器产生，并且通常撞击相同流体的浴槽。液滴轨迹和其他反弹指标的测量直接比较的线性准势模型的预测，以及完全解决的直接数值模拟（DNS）的非定常纳维-斯托克斯方程。这两个模型解决了时间依赖的浴和液滴形状，除了液滴轨迹。在准势模型中，液滴和浴形状使用正交函数分解分解，导致两组耦合阻尼线性谐振子方程使用隐式数值方法求解。通过一个单点运动学匹配条件，我们证明是一个有效的和高效的模型，在我们感兴趣的参数制度，直接耦合到浴缸的响应的欠阻尼动态的下降。从重力和粘性效应都可以忽略的惯性毛细管极限开始，重力或粘度的增加导致恢复恢复系数的降低和接触时间的增加。惯性毛细管极限定义了液滴浴冲击的可能恢复恢复系数的上限，仅取决于韦伯数。准势模型能够使恢复恢复系数的历史实验测量合理化，恢复系数首先由Jayaratne和Mason（1964）提出。
2023-01-20 physics.flu-dyn
Spreading dynamics of droplets impacting on oscillating hydrophobic substrates
本研究实验探究了液滴撞击正弦振荡疏水基底的铺展动力学，发现铺展分为受惯性与振荡控制的阶段I和回缩中因基底附加能量产生的阶段II，并推导了预测最大铺展直径及时间的比例分析，为优化基底振荡控制液滴铺展及传热传质应用提供依据。
2023-06-19 physics.flu-dyn
Computational Study of Bouncing and Non-bouncing Droplets Impacting on Superhydrophobic Surfaces
我们用数值方法研究了液滴在超疏水表面等温碰撞过程中的弹跳和非弹跳现象。一个内部的，实验验证，有限元法为基础的计算模型来模拟液滴的冲击动力学和瞬态液滴内的流体流动。在拉格朗日框架下，采用三相接触线上的动态润湿边界条件，精确地跟踪了气液界面。通过冲击速度和平衡接触角的系统变化来研究动能、表面能和重力能的相互作用。数值模拟表明，如果最大反冲时刻的液滴总能量超过初始表面能和重力能，则液滴会从表面反弹，否则不会。非弹跳液滴的特征在于由于动能和表面能之间的竞争而在自由表面上的振荡。通过模拟在不同时间获得的液滴尺寸和形状与文献中提供的相应测量值进行比较。比较显示数值数据与测量值的良好一致性，并且计算模型能够重建如测量中所见的液滴的弹跳和非弹跳。模拟的内部流动有助于理解碰撞动力学以及弹跳和非弹跳期间相关能量的相互作用。
2016-01-05 physics.flu-dyn
Spreading dynamics of a droplet impacting a sphere
在自然界中，高速雨滴经常撞击并传播在弯曲的表面上，例如树叶。虽然表面上的跌落冲击是工业应用的传统主题，但在自然情况下弯曲表面上的跌落冲击动力学知之甚少。在本研究中，我们研究了随时间变化的扩散动力学的一个下降到一个弯曲的疏水表面。我们还观察到，在弯曲表面上的液滴比在平坦表面上的液滴扩散得更远。为了了解扩散动力学，一个新的分析模型的基础上开发的体积守恒和时间能量平衡。该模型在液滴碰撞的早期和后期都与已有的模型相收敛。我们将新模型与各种曲面和冲击速度上的测量扩展长度进行了比较，结果吻合良好。
2022-08-30 physics.flu-dyn
Spreading of a droplet impacting on a smooth flat surface: how liquid viscosity influences the maximum spreading time and spreading ratio
现有的能量平衡模型，估计最大液滴扩散，不足以捕捉从低到高韦伯和雷诺数和接触角的液滴扩散。这主要是由于粘性耗散项的简化定义和最大传播时间的不完整建模。在这项特殊的研究中，液滴在光滑的蓝宝石表面上的影响进行了研究，甘油浓度在0% -100%之间的七个，并使用高速摄影获得294个数据点。还测量流体特性，如密度、表面张力和粘度。根据作者的知识，我们首次将流体粘度纳入基于记录数据的最大扩展时间的建模中。我们还估计了能量平衡方程中粘性耗散项的特征速度。这些基于粘度的特征尺度有助于制定更全面的最大液滴扩散模型。由于这一改进，我们的模型成功地适合各种流体和表面的文献中的数据相比，现有的模型。
2022-03-29 physics.flu-dyn
What am I? Supercooled droplet or ice?
在这个流体动力学视频中，我们展示了一个过冷液体水滴对超疏水表面的把戏。水滴表现出双重人格，第一次以液态撞击到表面，然后以冻结的冰晶再次撞击。
2013-10-11 physics.flu-dyn
Frozen Patterns of Impacted Droplets: From Conical Tips to Toroidal Shapes
我们报告冻结模式的水滴通过高速图像冲击在冷基板。这些图案可以通过几个物理参数（液滴尺寸，下降高度和衬底温度）进行操纵，并且缩放分析与相图具有显着的一致性。所观察到的双同心环形的形状是由于碰撞动力学和冻结过程之间的相关性，证实了液滴温度的时空演变，所确定的时间尺度与形态和固化（$t_{inn}\simeq τ_{sol}$），和冰前平流模型。这些结果为冻结模式提供了深入了解复杂的相互作用的快速影响的流体动力学，瞬态热传递，和复杂的凝固过程。
2020-04-29 physics.flu-dyn
Sprays from droplets impacting a mesh
在液体喷雾应用中，喷雾通常通过液体片或射流的形成和不稳定而产生。这种雾化过程的缺点是，破碎通常是高度不规则的，导致液滴尺寸的广泛分布。由于这些尺寸由韧带厚度和尺寸控制，因此单分散喷雾应由光滑且尺寸相等的韧带组成。创建平滑且大小相等的韧带的直接方法是通过对网格的液滴冲击。在这项工作中，我们表明，这种方法并不产生单分散液滴，但相反的液滴尺寸分布是非常广泛的，大量的小卫星滴。我们表明，碎片是由喷射不稳定性，其中初始扰动所造成的注射过程中的长波长的干扰，确定最终的韧带破裂的结果。在不稳定过程中，这些扰动的波峰由薄韧带连接，这是大量小液滴的主要原因。由于液滴之间的相对速度小，二次聚结过程通过减少小液滴的量而部分地掩盖了这种效果。在这个系统中的许多参数中，我们描述了改变网格尺寸、网格刚度、冲击速度、润湿性质、通过仅关注水滴来保持液体性质相同的效果。我们进一步执行格子玻尔兹曼模型的影响过程中，再现实验数据中看到的关键功能。
2018-12-06 physics.flu-dyn
Cold granular targets slow the bulk freezing of an impacting droplet
本文研究了液滴撞击冷颗粒材料时体相冻结被显著延迟的现象，发现孔隙凝固改变了撞击动力学，为调控过冷液滴撞击的凝固形貌提供了新方法。
2023-12-06 physics.flu-dyn
Retraction dynamics of polymer-laden droplets impacting a smooth solid surface
Kogakuin University（工学馆大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Leibniz Institute for Materials Engineering（莱布尼茨材料工程研究所）
本研究通过高速成像实验，发现聚合物浓度不影响液滴铺展但显著减缓回缩，并提出了标度模型统一描述不同韦伯数和浓度下的回缩动力学。
2026-09-15 physics.flu-dyn
Triple condensate halo from water droplets impacting on cold surfaces
了解水滴在固体表面上沉积的动力学从基础和实践的观点都是重要的。虽然水滴在加热表面上的沉积被广泛研究，但在冷表面上沉积水滴的特性以及导致这种行为的现象仍然难以捉摸。在这里，我们报告的形成过程中观察到的水滴沉积到一个冷的表面上的三重冷凝晕，由于液滴的冲击动力学和蒸汽扩散之间的相互作用。两个随后的冷凝阶段发生在液滴扩散和冷却过程中，产生了这个独特的冷凝晕与三个独特的带。我们进一步提出了一个尺度模型来解释每个带的大小，并通过不同的碰撞速度和不同的衬底温度的液滴的实验验证了模型。通过对液滴碰撞动力学和凝结过程的实验和理论研究，揭示了液滴、蒸汽和基体之间的传质和传热规律，为换热装置的设计提供了新的思路。
2018-06-14 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
Von Kármán Vortex Street within an Impacting Drop
撞击到液体池上的液滴的飞溅产生一系列不同尺寸的微滴。在高冲击速度下，这些液滴的最重要来源是在冲击开始时从将液滴连接到池的颈部出现的薄液体射流。我们使用超高速视频成像结合高分辨率数值模拟来显示喷出物如何让位于不规则的飞溅。在较高的雷诺数下，其底部变得不稳定，在轴对称的冯卡门涡列中从自由表面将涡环脱落到液体中，从而在形成时破坏喷出物层。
2012-02-29 physics.flu-dyn
Microdroplet impact at very high velocity
研究了水滴直径为12 ~ 100 μ m时，水滴撞击速度为100 m/s的情况。该参数范围涵盖了从毛细管限制到粘度限制的冲击液滴扩散的过渡。所有的测量都没有飞溅;液滴总是轻轻地散布在表面上。最大传播半径进行了比较，几个现有的模型。Pasandideh-Fard等人的模型与测量数据吻合良好，表明表面上方的薄边界层的重要性，其中发生了扩展液滴中的大部分粘性耗散。如通过撞击液滴下的初始空气层所解释的，180度的接触角用作模型输入。
2012-06-08 physics.flu-dyn
Droplet rebounds off a fluid bath at low Weber numbers
Brown University（布朗大学）；Universidade Federal da Integração Latino-Americana（拉美一体化联邦大学）；Minerva University（明尼瓦大学）；University of Bath（巴斯大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出了一种基于基本原理的方法，用于模拟液滴在低Weber数下的非合并冲击和反弹，并通过实验验证了该方法的准确性。
2026-03-11 physics.flu-dyn
Fast-freezing kinetics inside a droplet impacting on a cold surface
撞击液滴的冻结或固化在自然界和技术中无处不在，无论是落在过冷表面上的雨滴，无论是在喷墨打印中经常使用熔融蜡，无论是在附加制造或金属生产过程中，还是在用于芯片生产的极紫外光刻（EUV）中，其中熔融锡用于产生EUV辐射。对于许多这些工业应用，对固化过程的详细了解是必不可少的。在这里，通过采用一种全新的光学技术在冻结的背景下，即TIR（全内反射），我们阐明了冻结动力学过程中的液滴的凝固，而它的影响过冷表面。我们首次表明，在足够高的过冷度，一个奇特的冻结形态存在，涉及连续平流冻结前从中心的液滴到其边界。这一现象的研究相结合的经典成核理论的大尺度流体力学的液滴尺度的元素，汇集在一起的两个子字段，传统上已经相当分离。此外，我们报告了一个奇特的自剥离现象的冻结飞溅，这是由凝固过程中存在的瞬态结晶状态驱动。
2020-02-03 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Studying Macro- and Mesoscopic Wetting Dynamics of a Spreading Oil Droplet Using Multiple Wavelength Interferometry
本研究提出一种基于多波长的干涉测量技术，能够精确捕获纳升级铺展液滴的瞬态自由表面轮廓与局部液膜厚度，并可靠测量不同毛细管数下随时间变化的三维液滴形状及接触角。
2023-09-21 physics.flu-dyn
The characteristic rupture height of the mediating air film beneath an impacting drop on atomically smooth mica
在撞击过程中，液滴在接触表面之前，必须先置换其下方的空气。在很宽的撞击速度范围内，空气被压缩成一层薄膜，减缓液体向表面的前进。低于临界撞击速度时，空气膜保持完整;液滴从空气膜上反弹而不接触。超过这个临界冲击速度，液滴总是接触。接触形成的开始经由拓扑转变发生，由此最初连接的气体域破裂，并且形成液体毛细管桥，将液滴结合到表面。在这里，我们探测这种过渡的详细周围的临界冲击速度，使用校准的全内反射（TIR）显微镜，以监测高速在冲击过程中的气膜轮廓。观察到两种空气膜破裂模式：成核接触，这是孤立的，不对应于全球最小的空气膜厚度，和自发接触，总是发生在一个环上的影响轴上的空气膜达到其全球最小值为中心。我们的测量结果表明，对于超过临界速度的接触引发的冲击速度，空气膜破裂在几乎相同的高度h min ~ 20 nm，两种流体-硅油和水甘油混合物。接触前的空气膜的高度和持续时间，超过180液滴冲击实验分析，是一致的线性不稳定性驱动的范德华力。水溶液液滴的冲击事件显示出不同的统计接触成核比硅油，然而，一个临界的冲击速度以上的接触总是发生确定为两种液体。
2023-02-24 physics.flu-dyn
Liquid-grain mixing suppresses droplet spreading and splashing during impact
雨滴落在粗糙的海滩上和落在细沙的沙漠上会有不同的表现吗？我们通过一系列模型实验来研究这个问题，其中颗粒靶的堆积密度、单个颗粒的润湿性、颗粒尺寸、冲击液体和冲击速度是变化的。我们发现，通过增加晶粒尺寸和/或润湿性的个别晶粒的最大液滴扩散经历了从毛细管制度向粘性制度的过渡，和飞溅被抑制。液-粒混合被发现是潜在的机制。相应地定义了有效粘度以定量地解释观察结果。
2016-07-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bouncing-to-wetting transition for impact of water droplets on soft solids
被液滴撞击的软表面比刚性表面在下面捕获更多的空气。空气膜的延长的寿命不仅促进了撞击液滴的弹跳行为，而且增加了空气膜本身与通过毛细波在液滴内部形成的空气腔之间相互作用的可能性。这样的相互作用可通过所谓的凹坑反转现象引起捕获的空气膜的破裂并抑制弹跳。在这项工作中，我们系统地研究了空气腔崩溃和空气膜破裂的水滴冲击软，疏水表面之间的关系。通过构建一个弹跳润湿相图的基础上被困的空气膜的破裂动力学，我们观察到的制度，其中空气膜破裂是由凹坑反转引起的一贯分离弹跳制度和润湿是由随机破裂。我们还发现，空气膜破裂的酒窝反转，反过来，影响的塌陷动力学的空气腔和由此产生的高速射流。然后，我们提供了一个详细的表征的空气腔和随后的喷射的崩溃动力学。
2021-05-11 physics.flu-dyn
Unveiling crown-finger instability of a non-spherical drop impacting a liquid surface
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究揭示非球形液滴撞击液面时冠-指不稳定性，通过数值模拟分析长宽比和韦伯数的影响，揭示液滴形态对溅射动态的关键作用。
2026-01-27 physics.flu-dyn
Droplet impact of blood and blood simulants on a solid surface: Effect of the deformability of red blood cells and the elasticity of plasma
本研究通过全血与多种同黏度模拟液的液滴撞击对比实验，证明红细胞的高变形能力是血液呈类牛顿撞击行为的关键，血液模拟液应采用可变形颗粒。
2022-01-18 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Role of melting and solidification in the spreading of an impacting water drop
本研究通过水滴撞击冰或冷金属基板的实验，发现凝固减小而无量纲最大铺展直径而熔化促进铺展，并通过扩展有效粘度模型修正粘性边界层，提出了相变下撞击水滴最大直径的普适标度律。
2024-09-24 physics.flu-dyn
Freezing delay of a drop impacting on a monolayer of cold grains
研究低湿度环境下液滴撞击冷颗粒单层的亚冻结场景，发现过冷度超过阈值时颗粒层可推迟液滴体冻结，其机制是润湿孔隙的液体快速冻结改变了液滴动态行为，甚至能阻止液体渗透并脱落结冰。
2024-03-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Simulations of splashing high and low viscosity droplets
在这项工作中，模拟低粘度乙醇和高粘度硅油液滴在大气和降低环境压力的干燥固体表面上的冲击。模拟能够捕获环境气体压力和液体粘度对液滴碰撞和破碎的影响。结果表明，低粘度和高粘度液体的早期液滴碰撞和气膜行为具有相同的物理机制。然而，对于稍后的时间，液体片形成和破碎高粘度和低粘度液体的行为不同。这些结果解释了为什么这两种液体的压力效应可以观察到，而在同一时间不同的高粘度和低粘度飞溅制度已被确定实验。
2018-07-19 physics.flu-dyn
3D-Printed Surface Architecture Enhancing Superhydrophobicity and Viscous Droplet Repellency
宏观纹理化的超疏水表面可以减少冲击水滴的液滴-基底接触时间，然而，对于明显更粘稠的液体具有类似性能的表面设计缺失，尽管它们在性质和技术上的重要性，例如用于防冰应用中的化学屏蔽、食物染色排斥性和过冷（粘性）水滴去除。在这里，我们介绍了一种确定性，可控性和可扩展性的方法来制造具有3D打印架构的超疏水表面，结合交替表面突起和凹陷的阵列。我们显示了超过三倍的接触时间减少的影响粘性液滴的流体粘度为3.7mPa·s，这等于3.7倍的水的粘度在室温下，涵盖了许多化学品和过冷水的粘度。综合考虑内的流体流动和纹理上方的同时液滴动力学，我们建议未来的途径，合理地架构这样的表面，所有实现与这里提出的方法。
2018-12-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Characterizing primary atomization of cryogenic LOX/Nitrogen and LOX/Helium sprays by visualizations coupled to Phase Doppler Interferometry
本研究在 MASCOTTE 低温试验台上结合高速可视化与 PDI，测量 LOX/氮气和 LOX/氦气并流雾化近喷嘴处液滴的速度与尺寸，为一次雾化建模和数值模拟初始化提供实验数据。
2025-10-21 physics.flu-dyn
Vibration-induced actuation of droplets on microstructured surfaces
当液滴撞击具有不对称拓扑结构的振动微结构表面时，液体在其弹跳期间执行水平运动。当液体与低表面能表面（例如疏水表面）接触时，在宽的振幅和频率范围内观察到移动效应。我们提出液滴的运动方向是由固体和液体之间的接触，由于不对称的几何形状的不平衡的蒸汽流施加的力驱动。我们观察到的悬浮和运动动力学的液滴的振动的微结构表面上的冲击，揭示的过程负责之间的过渡制度的移动，不动，和破碎的液滴的振动幅度和频率的增加。根据实验结果和对液滴动能的分析，建立了液滴动态运动的定量模型，并分析了液滴的振动特性。
2020-09-08 physics.flu-dyn
Three-dimensional study of double droplets impact on a wettability-patterned surface
基于三维多弛豫时间赝势格子Boltzmann模型，研究了两液滴同时撞击具有润湿性差异的平面时的定向运动和回弹行为.详细研究了润湿性差、韦伯数和液滴间距等因素对定向运动和回弹行为的影响。数值结果表明，润湿差引起的不平衡杨氏力会使液滴向表面疏水性较低的一侧反弹或横向迁移，液滴的接触时间随着润湿差的增大而减小。此外，值得注意的是，在较低的韦伯数的情况下，存在二次扩展行为，这反过来又导致接触时间的增加。此外，对于液滴间距的影响，我们发现液滴的聚结强度随着液滴间距的增大而减小，特别是聚结液滴在非对称收缩过程中分裂成两个子液滴，并定义了三种分离模式来揭示液滴间距的影响.
2022-01-19 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
Bouncing to coalescence transition for droplet impact onto moving liquid pools
Brown University（布朗大学）；University of Warwick（华威大学）；University of Oxford（牛津大学）
研究液滴撞击运动液体池时，平移运动如何影响弹跳到合并的转变过程，并通过实验和模拟揭示其机制。
2026-01-27 physics.flu-dyn
Observation of the pressure effect in simulations of droplets splashing on a dry surface
在大气压下，一滴乙醇撞击固体表面会产生飞溅。将环境压力降低到低于其大气压值可抑制这种飞溅。这种所谓的压力效应的起源还没有得到很好的理解，这是第一次对旨在预测飞溅和模拟的各种理论模型进行深入比较。在这项工作中的压力效应进行了探讨，数值求解纳维-斯托克斯方程在3纳米的分辨率。除了再现大量的实验观察结果外，还发现不同的模型都提供了模拟中观察到的元素。溜冰液滴模型正确地预测了液滴下的气膜的存在和缩放，薄层形成理论能够正确地预测作为具有不同粘度的液体的冲击速度的函数的薄层喷射速度的缩放，并且最后，去湿理论的假设的升力作用在喷射后的液体片上与我们的结果是一致的。
2018-05-14 physics.flu-dyn
Two-Color LIF investigation of mixing during droplet impact onto a thin liquid film
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本文利用双色激光诱导荧光技术研究液滴撞击薄液膜的混合过程，通过同时测量液膜厚度和标量浓度，揭示早期混合机制，并建立经验关联式描述混合均匀性随雷诺数和液膜厚度的变化。
2026-03-19 physics.flu-dyn
Oleoplaning droplets on lubricated surfaces
最近，人们对使用润滑的平坦和纳米/微米结构表面来实现极端的液体排斥性产生了很大的兴趣：任何与下面的润滑剂层不混溶的外来液滴都显示出以小的倾斜角$<$ 5 $^{\circ}$滑落。这种行为被假设是由夹在液滴和固体基底之间的薄润滑剂覆盖层膜引起的，但这在实验中还没有观察到。在这里，使用共焦光学干涉，我们能够可视化的插层膜在静态和动态条件下。我们进一步证明，通过液滴运动夹带的润滑剂流可以将部分去湿膜转化为连续层，通过产生足够的流体动力来提升固体基底上的液滴。因此，液滴是打滑的，类似于轮胎在潮湿道路上打滑，具有最小的耗散力（当使用悬臂力传感器测量时，对于1 $μ$ l液滴，低至0.1 $μ$ N）并且没有接触线钉扎。在这项研究中提出的技术和见解将告知未来的工作的润滑表面润湿的基础，并使其合理的设计。
2017-05-16 physics.flu-dyn
Splash control using geometric targets
这个流体动力学视频展示了水滴撞击与水滴直径相等的小几何柱的实验。高速摄影表明，液滴飞溅的动态显着影响的几何边界的目标和手指的形成和液滴破碎的精确控制。
2010-10-14 physics.flu-dyn
Short-Time Force Response during the Impact of a Droplet with Gas Bubbles
本文通过边界积分法与润滑理论耦合的数值模拟，研究液滴内气体气泡对撞击固体前短时力响应的影响，发现气泡可缓冲撞击，且大气泡、近撞击区气泡及多个小气泡的减撞效果更显著。
2025-03-10 physics.flu-dyn
Coalescence delay mediated by the gas layer during the impact of hot droplets
本研究通过实验发现，热液滴撞击液膜时，液滴底部温度梯度诱导的Marangoni流动使介入气层变厚，从而延迟聚结，使驻留时间增加两个数量级以上。
2025-04-23 physics.flu-dyn
Impaction of spray droplets on leaves: influence of formulation and leaf character on shatter, bounce and adhesion
本文结合试验数据和简单的数学模型，研究了喷雾剂类型和叶片特性（润湿性）对雾滴撞击棉、稻、麦叶片时的破碎、反弹和粘附的影响。冲击标准，允许不同的角度的叶片表面和液滴的影响轨迹，他们的预测是基于液滴的大小和速度的组合是否高于或低于反弹和破碎边界。在实验部分中，使用了真正的叶子，以及它们固有的自然变化。此外，采用商业农业喷雾喷嘴，导致一系列液滴特性。考虑到这种自然变异性，数据和预测之间存在广泛的一致性。正如预测的那样，发现液滴的破碎随着液滴尺寸和速度的增加而增加，并且表面变得更难润湿。液滴的弹跳最常发生在具有高表面张力混合物的硬到湿表面上。另一方面，观察到一些具有低冲击速度的小液滴在预测处于粘附状态时反弹。我们认为，这种预测和实验数据之间的差异可能是由于空气层的影响，没有考虑在目前的反弹方程。实验和理论之间的其他差异被认为是由于目前假设的干冲击表面，而在实践中，叶片表面越来越多地覆盖着液体在整个喷雾试验运行。
2015-06-13 physics.flu-dyn
Creation of prompt and thin-sheet splashing by varying surface roughness or increasing air pressure
撞击固体表面的液滴可以通过喷射随后破裂的薄液体片或通过从前进的液-固接触线迅速喷射液滴而飞溅。使用高速成像，我们表明，空气压力和表面粗糙度影响飞溅机制。粗糙度增加了前进接触线处的即时飞溅，但抑制了薄片的形成。如果空气压力降低，则不仅在薄片形成期间，而且在迅速飞溅时，液滴喷射也被抑制。临界压力取决于冲击速度、液体粘度和表面粗糙度。
2012-06-22 physics.flu-dyn
Pattern formation during the impact of a partially-frozen binary droplet on a cold surface
液滴在过冷表面上的撞击是一种复杂的现象，因为它同时引发了几个物理过程，涵盖了广泛的传输现象和相变。在这里，我们报告和解释一个意想不到的，但高度相关的现象指状生长的固相。它出现在一个二元液滴的影响，从外面冻结之前的过冷表面上的影响。我们建立了在前进的接触线的预固化材料的存在下，从根本上改变了所得到的动态，即通过修改局部流动性，导致类似于粘性指进的不稳定性。此外，我们描绘的界面变形的影响液滴和图案化的固相生长之间的相互作用，断开模式出现在更快的影响。
2020-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Boundary vorticity dynamics of two-phase viscous flow
从Navier-Stokes-Korteweg（NSK）方程出发，导出了扩散界面两相粘性流的基本表面物理量，包括密度梯度、剪应力、涡量、压力、拟能通量和表面曲率之间的精确关系。这些理论结果为边界/界面涡动力学提供了坚实的基础，也为分析两相粘性流中复杂的界面现象提供了新的工具。为了证明所开发的结果的应用，通过使用最近开发的平衡良好的离散统一气体动力学方案（WB-DUGKS）进行液滴的碰撞和扩展的模拟，专注于扩展过程时的分离气泡形成的液滴内部。分析了界面和壁面处的剪应力、压力和涡度拟能通量的分布，特别是在动接触点和其它特征点附近。这个例子给出了一个独特的视角，液滴撞击在墙上的物理。
2022-11-27 physics.flu-dyn
'Mic drop': on estimating the size of sub-mm droplets using a simple condenser microphone
针对传统光学法测量气溶胶液滴尺寸成本高的问题，提出用低成本驻极体麦克风记录液滴撞击振膜的振荡共振频率，结合数据驱动的神经网络估算液滴尺寸，平均误差仅2.7%，为低成本可靠测量液滴尺寸分布提供了新方法。
2025-10-22 physics.flu-dyn
It's harder to splash on soft solids
当液滴以高于临界速度撞击干燥、平坦的基板时，液滴飞溅，该临界速度取决于诸如液滴尺寸、粘度和气压的参数。通过成像乙醇滴影响不同刚度的硅凝胶，我们表明，基板刚度也影响飞溅阈值。减少甚至消除飞溅：在最软的基底上的液滴需要比在刚性基底上多70%以上的动能来飞溅。我们表明，这是由于在第一个几微秒的影响软基板的变形所造成的能量损失。我们发现，固体与杨氏模量$\lesssim 100$千帕减少飞溅，在简单的缩放参数。因此，软凝胶和弹性体等材料可以用作简单的涂层，以有效防止飞溅。软基板也作为一个有用的系统，用于测试飞溅形成理论和片材喷射机制，因为它们允许喷射片材的特性独立于液滴的批量冲击动力学进行控制。
2016-09-30 physics.flu-dyn
Impact Dynamics of Droplet Containing Particle Suspensions on Deep Liquid Pool
Northeastern University（东北大学）
研究含玉米淀粉颗粒的悬浮液滴撞击深水液池的动力学，通过改变韦伯数和颗粒体积分数，揭示了与牛顿流体液滴不同的冲击结果相图，并基于流变学分析量化了转变边界。
2026-06-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Aerosol generation by the splashing of low viscosity drops impacting liquid layers
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
研究低粘度液滴撞击液层溅起产生气溶胶，用理论和数值模拟预测撞击后薄液层边缘环形边缘的初始速度和直径，结果与数值及实验吻合，可用于预测雨滴落液池后微小液滴的初始参数及相关现象。
2026-07-15 physics.flu-dyn
Droplet impact on surfaces with asymmetric microscopic features
液滴对刚性表面的影响是自然界和工业应用中清洁、冷却和涂层过程的核心。然而，尚不清楚固体表面上的孔隙、粗糙度和纹理等细节如何影响撞击动力学的初始阶段。在这里，我们的实验研究下降影响在低速到表面纹理与不对称（倾斜）的脊。我们定义的线摩擦毛细管数$Ca_f={μ_f V_0}/σ$（其中$μ_f$，$V_0$和$σ$是线摩擦，冲击速度和表面张力，分别）作为衡量的重要性的拓扑结构的表面纹理的液滴冲击动力学。我们表明，当$Ca_f \ll 1$，接触线速度的方向上对脊的倾斜设置由线摩擦，而在方向上的倾斜接触线钉在锐角的脊。当$Ca_f \sim 1$时，钉扎只是暂时的，直到液-气界面到达形成新接触线的下一个脊。最后，当使用$Ca_f\gg 1$时，非光滑表面的几何细节几乎没有作用。
2021-02-04 physics.flu-dyn
Droplet bouncing and skipping on microstructured hydrophobic surfaces
通过高速成像研究了不同疏水性表面上的液滴射流的影响。利用由不同尺寸和间距的圆柱形柱组成的硅酮表面上的微结构来增强疏水性。与这些微结构化表面的冲击后的液滴运动的比较与普通玻璃（亲水性）和平坦的有机硅表面所指出的形成对比。流体动力学视频以6000 fps捕获，并在1.35 cm（高）X 2.7 cm（宽）的视场内以30 fps回放，该视场用LED阵列进行背照，用于800微米直径的液滴以2.5 m/s的速度以38度的入射角（相对于表面）撞击表面。对于玻璃和非结构化硅树脂情况，撞击后液滴的弹跳不明显，尽管在后一种情况下观察到许多液滴沿着表面滚动，这与其略微疏水的性质一致。相比之下，发现液滴在撞击微结构化表面时跳跃和弹跳，这表明由于这些表面特征，疏水性显著增强。
2009-10-17 physics.class-ph physics.flu-dyn
Extended Spreading of Saline Droplets upon Impact on a Frosty Surface
实验研究了盐水液滴撞击冷霜表面的铺展与凝固动力学，发现霜和盐在特定条件下引发扩展铺展，并提出统一模型预测不同撞击速度和盐度下的液滴停止铺展直径。
2024-03-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
High-resolution direct simulation of deep water breaking waves: transition to turbulence, bubbles and droplet production
[摘要]本文提出了求解两相纳维-斯托克斯方程的高分辨率三维破碎波直接数值模拟方法。我们调查的能量，气泡和液滴的统计强大的暴跌断路器的雷诺数和邦德数的作用，并探讨在高雷诺数和邦德数的渐近制度与实验室破碎波。从能量上讲，破碎波在一定时间尺度上从层流转变为三维湍流，该时间尺度取决于湍流雷诺数，直到$Re_λ\sim 100$的极限值，这与在其他典型湍流中观察到的混合转变一致。我们描述了毛细管效应对冲击射流和摄入的主腔形状和随后的破碎过程的作用。我们确认两个制度中的气泡尺寸分布，分开的Hinze尺度$r_H$。我们扩展了Deike等人（2016）的能量标度，以解释腔的形状及其与Hinze尺度的尺度分离。我们显示了解决气泡高达一个数量级以下的欣策规模和观察一个良好的崩溃的数值数据相比，实验室破碎波（迪恩和斯托克斯2002年）。我们在高Bond数下解析了液滴统计数据，并且我们的数据显示出与最近的实验良好的一致性（Erinin等人，2009年，在各种统计中。我们讨论的液滴的速度分布，发现喷射速度高达四倍的波，这是在最激烈的飞溅事件的破碎过程中产生的相速度。
2022-01-25 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
High-energy droplet collisions in multi-interacting hollow cone sprays
本研究针对三个空心锥喷雾形成的组合喷雾区域，通过PDI和高速成像系统研究不同液膜韦伯数下的液滴碰撞，发现碰撞使SMD减小11-15%，拉伸分离为主导机制，卫星液滴轴向运动引发级联破碎，分布符合复合伽马分布。
2025-10-28 physics.flu-dyn
Increased solidification delays fragmentation and suppresses rebound of impacting drops
本研究探究液滴内部凝固程度对其撞击升华干冰表面结果的影响，发现凝固厚度由撞击速度决定，可抑制反弹、延迟破碎，揭示了热-弹性毛细作用的机制，补充了过冷表面液滴撞击的结果谱系。
2025-06-12 physics.flu-dyn
Interfacial Effects during Phase Change in Multiple Levitated Tetrahydrofuran Hydrate Droplets
在这项研究中，使用直接数字和红外成像技术，冻结多达三个同时THF水合物液滴进行了研究。成核起始于水溶液-空气界面。两种伪异质机制产生了额外的成核界面：一种来自夹带微泡的空化效应，另一种来自影响液滴表面的亚可见冰颗粒，也称为水合物成核颗粒（HNP）。对于在第二位置和第三位置都包含液滴的系统，所有液滴之间的成核在统计上是同时的。这种效应可能是由成核时产生的高液-固界面压力引起的，导致液滴周围的初始水合物壳中出现一些裂纹，并将额外的HNP（现在是水合物）释放到空气中。在结晶过程中，THF水合物液滴形成完全白色的不透明，称为光学透明度损失或OCL。有人建议，在液滴内的高水合物生长速率导致在固相内的微小气泡的捕获。反过来，光通过许多更小的气泡折射导致了OCL。这些气泡产生结构不均匀性，这可以解释完全固化后液滴的体积膨胀如何为23.6%，而在纯的固定THF水合物系统中为7.4%。最后，在熔化期间在液滴的顶部和底部之间形成的热梯度导致沿空气-液体界面的表面张力梯度。反过来，对流细胞在液滴内发展，使其围绕水平轴快速旋转。
2023-02-23 physics.app-ph physics.flu-dyn
