An investigation on the impact of two vertically aligned drops on a liquid surface
本文采用CLSVOF方法研究两垂直液滴合并后与液池的相互作用，揭示了毛细波对聚集体合并及卫星液滴夹断特性的影响，并基于Weber数和直径比划分了完全与部分合并区域。
2023-08-05 physics.flu-dyn
The interactions between two drops floating on a partially miscible liquid pool
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究了液滴在部分混溶液体池中的相互作用，探讨了Cheerios效应与溶质马兰戈尼流的竞争，揭示了液滴排斥、合并和反弹三种行为及形成润滑层的机制。
2025-12-14 physics.flu-dyn
Cavity deformation and bubble entrapment during the impact of droplets on a liquid pool
液滴对液体池的影响在自然界中普遍存在，并且在许多工业应用中很重要。液滴撞击在液体池上可导致常规气泡的夹断或在某些撞击条件下捕获大气泡。本文采用实验测量和数值模拟相结合的方法，研究了液滴撞击液池过程中空腔的变形和气泡的截留。数值模拟得到的自由液面剖面随时间的演化与实验结果吻合较好。由液滴冲击产生的空腔影响常规气泡的夹断和大气泡的截留。气泡夹断是毛细波沿空腔界面向下传播并在空腔底部汇合的直接结果。相比之下，大的气泡截留是由于在腔的口处的液体冠的合并。重力和环境压力对液滴撞击液池后的空腔变形和气泡截留起重要作用。随着引力作用的增强，空洞的最大深度减小。随着重力的减小，气泡夹断现象逐渐消失。研究发现，随着环境压力的增加，气泡夹断现象会由规则的夹断转变为大气泡的夹持。随着环境压力的增加，液冠周围的压力差和涡量增大，大气泡的尺寸减小。最后，得到了液滴撞击后气泡的滞留状态图。
2022-11-13 physics.flu-dyn
Confinement-Induced Suppression of Jet Drop Size by Bubble Bursting in Shallow Liquids
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Durham University（杜伦大学）
通过数值模拟发现，浅液层中气泡破裂产生的射流液滴更小且更多，壁面诱导的粘性粘滞效应抑制了空腔底部向上运动，导致毛细波聚焦时空腔几何形状更陡峭，并建立了预测液滴半径的半经验标度律。
2026-06-26 physics.flu-dyn
Droplet splashing during the impact on liquid pools of shear-thinning fluids with yield stress
液滴对液体池的影响在自然界和许多工业应用中普遍存在。尽管非牛顿流体在许多应用中得到了广泛的应用，但以往的液滴碰撞研究主要集中在牛顿流体上，而对非牛顿流体液滴的碰撞动力学研究较少。本文采用实验和数值模拟相结合的方法，研究了剪切变稀液滴在屈服应力作用下的飞溅动力学。考虑了飞溅过程中喷射物片的形成和扩展，分析了喷射物片出现的速度、半径和时间。结果表明，非牛顿流体的性质显著影响飞溅过程。随着流动指数的减小，飞溅物片更容易形成，较大的屈服应力会影响飞溅物片的厚度，由于惯性力是飞溅物片扩展的主导因素，飞溅物片的扩展半径塌陷为一个几何半径。
2021-10-18 physics.flu-dyn
Universal mechanism for air entrainment during liquid impact
当一个毫米大小的液滴接近一个深的液体池，液滴和池的界面变形之前，液滴接触池。在聚结之前空气压力的积累是造成这种变形的原因。由于这种变形，在冲击期间，空气可以被夹带在液滴的底部。我们量化的夹带空气的数量数值，使用边界积分法（BIM）的潜在流量的下降和池，再加上粘性润滑理论的空气膜，在冲击过程中被挤出。我们将我们的结果与各种实验数据进行比较，并发现在冲击过程中被困在水池中的空气量非常一致。其次，对刚性球体撞击水池进行了数值研究，在这种情况下捕获的空气也与现有的实验数据相匹配。在液滴和球体撞击池的两种情况下，气泡体积V_b的数值计算结果都符合理论标度V_b/ V_{drop/sphere} ~ St^{-4/3}，其中St为Stokes数。这与先前研究中发现的液滴撞击固体表面的比例相同。这意味着一个通用的机制，为这些不同的影响情况下，这已经在最近的实验工作中提出的空气卷吸，但现在进一步阐明与数值结果。
2015-02-10 physics.flu-dyn
On the mechanics of droplet surface crater during impact on immiscible viscous liquid pool
研究了液滴撞击不混溶粘性液体池的过程，并通过实验和理论分析研究了液滴表面凹坑的形成。我们归因于形成的空气弹坑的快速减速液滴由于粘性阻力。液滴对外部冲击减速力的响应在暴露于空气的表面上引起振荡模式，形成毛细波，毛细波传播以形成各种形状和尺寸的空气坑。我们引入了一个无量纲参数（$Γ$），即作用在液滴上的阻力与毛细力之比。我们表明，$Γ$是直接成正比的毛细管数。我们发现，液滴形成的空气火山口的显着深度有$Γ>1$。此外，我们证明了勒让德多项式可以局部近似的中央空气火山口射流的轮廓。我们还破译了空气撞击坑响应时间尺度（$T$）随撞击韦伯数（$T{\sim}We^{1/2}$）的平方根而变化。此外，我们概括了当地的液滴响应与全球响应模型的基础上的特征值问题的低冲击能量。我们表示为一个动态接触线的受约束的Rayleigh下降问题的渗透下降。空气-水界面动力学分析使用无粘液滴变形模型的小变形振幅。液滴的局部响应理论和整体响应理论是一致的，并描述了变形轮廓可以表示为勒让德多项式基的本征模的线性叠加。我们发现，由于这种动态接触线的存在，液滴在不混溶碰撞系统中的响应不同于混溶碰撞系统。
2022-09-29 physics.flu-dyn
Coalescence and spreading of drops on liquid pools
近年来，溢油事故对我国海洋生态环境构成了严重威胁。通过小液滴与海洋融合而扩散的溢漏特别难以控制，因为其缓解与依赖于聚结的扩散密切相关。这种相互连接性及其对液滴物理性质的依赖性直到现在还没有被探索。此外，夹断行为和缩放律，这样的三相系统还没有报道。为此，我们调查的问题，轻轻沉积的一滴油在一个水池的水，代表的石油泄漏的情况。对11种不同粘度和初始铺展系数的正构烷烃、聚合物和烃类进行了方法研究。建立了变形特征和扩展行为的区域图、尺度关系。一个以前没有记录的制度延迟聚结的存在被揭示。可以看出，惯性-粘性-毛细管（I-V-C）尺度崩溃所有实验液滴变形数据在一条线上，而早期阶段的扩展被发现是振荡或渐近达到一个恒定值，这取决于油滴的粘度，不像良好的单调，幂律后期的扩展行为。这些发现同样适用于乳液和提高石油采收率等应用。
2022-02-26 physics.flu-dyn
Vortex ring induced large bubble entrainment during drop impact
对于一组有限的撞击条件，撞击到池上的液滴可以捕获与其自身大小一样大的气泡。随后的上升和破裂，这个大气泡起着重要的作用，气溶胶的形成和气体输送的气-海界面。当撞击坑靠近池表面时，就会形成大气泡，并且只有在撞击时长圆形的水滴才会出现。在这里，我们用实验和数值模拟表明，集中涡环，在颈部之间的下降和池，控制的火山口变形和夹断。然而，这不是最强的涡环，负责大气泡，因为它们与池表面的相互作用太强，自毁。更确切地说，是一些较弱的漩涡可以使较深的陨石坑变形，从而夹断大气泡。这些观察结果也解释了为什么从液滴撞击中出现的最强和最具穿透力的涡环不是由扁圆液滴产生的，而是由更长的液滴形状产生的，正如在以前的实验中观察到的那样。
2016-01-08 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
Analysis of high-energy drop impact onto deep liquid pool
本文研究了液滴撞击深液池的问题。它的重点是高能量飞溅制度的影响，造成的大雨滴在高速的影响。这些案件的特点是时间短，机制复杂，因此迄今为止很少受到关注。BASILISK开源求解器用于执行三维直接数值模拟（DNS）。八叉树自适应网格细化技术的能力，使捕捉流动的小尺度特征，而流体体积（VOF）的方法结合平衡力表面张力计算被应用到平流的液体的体积分数和重建的接口。数值计算结果与实验可视化比较良好：冠和腔的演变，韧带的发散，气泡冠的形成，和向下的螺旋射流的增长，穿透腔底，正确地再现。可靠的定量协议也获得了关于通过观察窗口的边缘位置，腔体尺寸和液滴分布的时间演变。此外，模拟可以访问内部流动的各个方面（速度，涡度，压力，能量预算），从而可以更好地解释相应的物理现象。详细讨论了气泡环捕获和飞溅性能的早期动力学，气泡冠的形成/崩溃，和液滴的传播。液滴尺寸的统计显示双峰分布的时间，证实了不同的主要机制，液滴生产在不同的阶段。
2023-02-06 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
Coalescence of non-spherical drops with a liquid surface
本研究通过三维数值模拟，探究非球形液滴撞击液池的动力学，发现纵横比和韦伯数影响聚并模式、气泡包裹及子液滴形成，并建立了与自由下落液滴的类比。
2024-03-16 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
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
Drop impact entrapment of bubble rings
我们使用超高速视频成像来观察液滴撞击液体层的初始接触。我们通过实验观察到Thoraval等人[Phys. Rev. Lett. 108，264506（2012）]。这些动态变化大多发生在第一次接触后的50 μs内，需要以100万帧/秒的速度成像。对于撞击到薄水层上的水滴，孤立气泡的截留通过方位角不稳定性开始，方位角不稳定性在连接水滴和池的颈部中以低撞击速度形成。对于Re约12 000以上，高达10个部分气泡环已被观察到在底部的喷出物，开始时的接触是约20%的液滴尺寸。对于乙醇或甲醇池，观察到更规则的气泡环。视频成像显示，围绕这些气缸旋转，可以暂时延迟它们破裂成微泡。池中液体的不同折射率揭示了涡的不稳定性以及流向涡和复杂涡缠结的形成。因此，细尺度轴对称被破坏。我们还表明，下降的形状对这些动态有很大的影响。
2012-11-13 physics.flu-dyn
Flow rate--pressure drop relation for deformable shallow microfluidic channels
由软材料制成的装置中的层流导致通道几何形状的变形，这影响流速-压降关系。对于给定的压降，在具有窄矩形横截面的通道中，流速随着通道高度的立方而变化，因此变形可以产生显著的定量效应，包括对压降的非线性依赖性[{Gervais，T.，El-Ali，J.，Günther，A. \& Jensen，K.\ F.} 2006年，流动诱导的浅微流体通道变形。\textit{Lab Chip} \textbf{6}，500- 507]。Gervais et.等人提出了一个成功的变形引起的流量变化的模型，通过耦合胡克弹性响应与斯托克斯流的润滑近似。然而，他们的模型包含一个拟合参数，必须通过实验为每个通道形状找到该参数。我们提出了一个扰动方法的流量-压降关系在一个浅的可变形的微通道使用各向同性准静态板弯曲理论和斯托克斯方程下的润滑近似（具体地说，通道的高度，它的宽度和通道的高度，它的长度的比值都假设很小）。我们的结果不包含自由参数，并确认Gervais等。al.的观察，流量是一个四次多项式的压力下降。推导出的流量-压降关系与实验测量结果相比，毫不逊色。
2018-01-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Splashing phenomena of room temperature liquid metal droplet striking on the pool of the same liquid under ambient air environment
本文研究了室温液态金属液滴撞击大气中相同液体池的流体动力学。为了揭示氧化效应对冲击动力学的影响，进行了一系列的实验。借助高速数码相机记录液滴形状和撞击现象。存储在飞溅结构的冲击能量估计通过一个理论模型和几个形态参数获得的瞬时图像的飞溅。结果表明，RTLM的液滴形状和飞溅形态与水有很大的不同，常温LM池与高温LM池的碰撞动力学也有很大的不同。能量分析揭示了射流高度对流体粘度的高度敏感性，流体同时受到氧化效应和温度效应的影响，从而较好地解释了这一现象。这些基本发现对于RTLM在一系列新兴技术中的应用具有重要意义，例如基于液态金属的喷雾冷却、喷墨印刷电子、界面材料喷涂和涂层、冶金和3D封装等。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Splashing-regime transitions and secondary-droplet scaling in oblique drop impacts on a deep pool
Guangdong Ocean University（广东海洋大学）
该研究通过数值模拟揭示斜向液滴撞击深池时，定向撞击惯性主导溅射 regime 选择，二次液滴破碎遵循共同的毛细-惯性标度律，解释了实验观测到的液滴数标度现象。
2026-09-22 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Impacts on viscous fluids: on ejecta, corolla and splashes
我们调查实验和数值模拟的影响，液滴深池的甘油水溶液与可变池粘度和空气压力。通过这种方法，我们能够解决从低粘度液体到几乎固体连续过渡的基板上的跌落冲击。我们表明，从影响点蔓延的通用花冠由两个不同的片，即喷出物片喂的滴液和第二片喂的基板液体，这在单独的时间尺度上发展。这两个片在不同程度上有助于花冠整体动态和飞溅，特别是取决于两种液体之间的粘度比。
2018-12-19 physics.flu-dyn
Effect of velocity, fluid properties and drop shape on coalescence and neck oscillation
IITK（印度理工学院坎普尔分校）
研究通过轴对称数值模拟探讨了液滴在深液池中的合并动力学，分析了速度、粘度和液滴形状对合并及颈振荡的影响，揭示了惯性、粘性和重力力在合并过程中的作用机制。
2026-02-07 physics.flu-dyn
Initial surface deformations during impact on a liquid pool
本文通过微扰分析研究固体球接近液池时自由表面的初始变形，在Stokes流动与势流两种极限下推导表面时空演化，恢复气泡截留标度律，并指出气泡体积主要由气体黏性决定。
2015-03-19 physics.flu-dyn
Drop Impact on Liquid Surfaces: Formation of Lens and Spherical Drops at the Air-Liquid Interface
在不混溶液体的空气-液体界面处的液滴通常形成部分浸没的透镜形状（例如，油上的水）。除了这种结构之外，我们还表明，从目标液体上方的临界高度释放的液滴可以承受冲击，并且尽管经历了大的变形，但最终在表面上方保持球形的球形构型。球形液滴是不稳定的，并且由于轻微的扰动而将转变成透镜模式。使用具有各种尖端直径尺寸的精密分配针将去离子水的悬垂液滴释放到氟碳化合物液体（FC-43，3 M）的表面上。发现喷嘴尖端直径与释放的液滴直径之间存在立方关系。用高速摄像机以每秒2000帧的速度记录跌落冲击。为了使水滴承受冲击并在目标液体池的表面处保持球形配置，要求它们具有临界尺寸并从一定高度释放;否则通常观察到的透镜形状的液滴将在表面处形成。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Multitude of singular jets during the collapse of drop-impact craters
研究了液滴和液池为不同不混溶液体时，撞击坑塌陷产生的奇异射流。当没有气泡被挤压掉时，这些射流从反弹的火山口底部的凹坑中出现。的参数空间是相当复杂的比相同的液体，揭示了复杂的化合物的酒窝形状。与夹断颈部半径按$R\sim t^{2/3}$缩放的通用毛细管惯性下降状态相反，纯惯性空气凹坑具有$R \sim t^{1/2}$并且对初始和边界条件敏感。因此，毛细波可以将凹坑塑造成不同的塌陷形状，其归一化喷射速度比来自破裂气泡的射流大一个数量级。我们研究了两个幂律之间的交叉。最快的射流可以从射流底部的尖端夹断环形微泡。
2020-10-28 physics.flu-dyn
Sound emission from oscillating bubbles trapped by the collapse of drop-impact craters
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究滴落撞击坑塌陷时被困气泡振荡产生的声音，揭示其声学机制与频率特性。
2025-12-10 physics.flu-dyn
Dynamic transition approaching jetting singularity during the collapse of drop-impact craters
了解从毛细驱动到纯惯性聚焦的动力学转变对于揭示由跌落撞击坑产生的最奇异的微喷射的机制是重要的。在这里，我们研究凹坑动力学从这些陨石坑的崩溃时，下降是一个不同的不混溶的液体比池。的参数空间是相当复杂的比相同的液体，揭示了复杂的化合物的酒窝形状。与颈部半径按$R\sim t^{2/3}$缩放的通用毛细管惯性液滴夹断制度相反，空气凹坑的纯惯性塌陷描绘了$R \sim t^{1/2}$，并且对初始和边界条件敏感。因此，毛细波可以将酒窝塑造成不同的塌陷形状。我们观察到一个明确的交叉的动力学性质，从毛细管惯性到纯粹的惯性之前夹断。值得注意的是，对于奇异喷射，交叉时间发生得更早，与韦伯数无关。
2020-04-15 physics.flu-dyn
Interaction of vortex rings generated by two unsynchronised drop impacts
Aalto University（阿尔托大学）
研究不同步液滴撞击产生的涡环相互作用，通过实验用粒子图像测速法量化其随时间演变，依时间差不同分为四类，揭示了不同步液滴撞击时间差对涡环生成及相互作用的重要性，对高通量应用中均匀可控混合有重要意义。
2026-11-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Reconstruction of Molten Pool Flow Fields from High-Speed Video Using Physics-Informed Neural Networks
University of Kentucky（肯塔基大学）；Hanoi University of Industry（河内工业大学）
本研究利用物理信息神经网络从高速视频重建丝材-电弧DED熔池表面流场，结合光流与流体方程，实现准稳态和周期性冲击下的物理约束流场诊断。
2026-09-29 eess.IV 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
Conical-focusing: Mechanism for singular jetting from collapsing drop-impact craters
快速的微射流可以从液体池中出现，这是由于跌落撞击坑的反弹，或者当气泡在其表面破裂时。最快的喷气式飞机是西北风，它是海洋和一杯香槟中气溶胶的来源，对气候和嗅觉至关重要。最奇异的射流，它有一个最大的速度为137 $\pm$ 4米/秒，直径为12 $μ$米，在降低环境压力下，产生时，一个小凹坑形成在火山口底部和反弹没有捏断一个小气泡。这个凹坑的反弹是纯惯性的，但对初始条件非常敏感。高分辨率的数值模拟揭示了一种新的聚焦机制，它驱动收敛的锥形通道内的最快的射流，其中夹带的空气片提供有效的滑移在锥形收敛流的外边界处进入射流。这种配置绕过了喷射速度的任何粘性截止，并解释了在该现象的详细实验中观察到的极端敏感性。
2022-09-08 physics.flu-dyn
Rapid generation of relaxed centimeter-sized drops by capillary auto-ejection
Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）
针对落塔短暂微重力环境，研究毛细自动弹射生成厘米级液滴，通过优化空腔形状（抛物线族及中心凹陷）最小化弛豫时间，为快速液滴发生器提供设计原则。
2026-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
