Unified Viscous-to-inertial Scaling in Liquid Droplet Coalescence
这封信提出了一个理论上的两个球形液滴，最初是固定的合并。在聚结后形成的液体颈部的半径的演变被制定为一个初始值问题，然后解决，以产生一个精确的解决方案，没有自由参数，其两个渐近近似再现众所周知的缩放关系在粘性和惯性制度。Paulsen等人[Phys. Rev. Lett. 106，114501（2011）]也通过该理论恢复，使得不同粘度的数据塌陷到单个曲线上。
2019-06-12 physics.flu-dyn
A simple experiment for observing clustering and dynamics of coalescing particles in air turbulence
School of Atmospheric Sciences, Sun Yat-sen University（中山大学大气科学学院）
本研究开发了一种实验平台，用于在空气湍流中观察粒子碰撞和聚并，通过高分辨率测量揭示次柯尔莫哥洛夫尺度下的粒子动态特性。
2026-03-11 physics.flu-dyn
Droplets with circular stagnation lines: combined effects of viscoelastic and inertial forces on drop shapes
在流体力学中，有驻点的流体动力学问题是特别重要的，因为它们允许研究和调查拉伸流动。本文研究了粘弹性液滴表面的单轴拉伸流动及其在低惯性区液滴变形中的作用。在与粘弹性液滴在不混溶的牛顿流体中下降/上升相关的研究中，众所周知，通过增加Deborah数（内部流体的弛豫时间与参考时间尺度的比率），液滴可能会失去其球形度并在后端获得凹坑。在这项工作中，液滴变形进行了详细的调查，研究这种转变背后的原因。我们将表明，随着弹性力和惯性力的贡献增加，在液滴的后侧和前侧的驻点扩大，以创建一个区域的拉伸为主的流动。在该阶段，由于粘弹性流体中拉伸粘度的剪切增稠行为和惯性力的贡献的组合效应，内相被挤压，因此液滴形成类似于扁球体的形状。当这些非线性力进一步增加时，在外场中的液滴表面上出现额外的圆形停滞线，将液滴表面向外拉动，因此在后端处产生凹坑形状。此外，还研究了惯性和粘弹性对液滴运动、阻力系数和终极速度的影响。
2021-06-05 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
Coalescing Clusters Unveil New Regimes of Frictional Fluid Mechanics
本研究结合模拟与理论分析，揭示高耗散环境耦合主导的液滴聚并新机制，提出新标度律和形状演化的时不变描述，并将其映射到含表面张力的 Darcy 流。
2024-01-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscous to Inertial Crossover in Liquid Drop Coalescence
使用电气方法和高速成像，我们探测下降到10纳秒后，液滴接触的聚结。通过改变液体粘度超过二十年，我们得出结论，在足够低的接近速度，变形是不存在的，液滴聚结与一个意外晚的交叉时间之间的制度占主导地位的粘性和一个占主导地位的惯性效应。我们认为，后期的交叉，不占理论，可以解释由一个适当的选择存在于流动的几何形状的长度尺度。
2011-03-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Short time dynamics of viscous drop spreading
液滴在与固体基底接触后直接开始扩散。虽然这种现象涉及三相接触线，但扩展运动可能非常快。我们通过实验研究了粘性液滴的初始扩散动力学，其特征在于湿润区域的半径。使用具有同步底部和侧面视图的高速成像，可以获得60年的时间分辨率。我们表明，短时间的传播并不表现出纯粹的幂律增长。相反，我们发现了一个传播速度，随着时间的推移逐渐减少，与凝聚粘性液滴的动力学相同。值得注意的是，接触线耗散和润湿效果原来是不重要的，在滴扩展的初始阶段。
2012-09-27 physics.flu-dyn
Retraction of levitating drops
本研究针对零重力下悬浮牛顿液滴的回缩开展理论与数值分析，揭示三种回缩机制的物理规律，提出用回缩数这一无量纲参数关联回缩时间与机制的二维图，完善了相关动力学与标度律认识。
2024-10-05 physics.flu-dyn
Viscoplastic sessile drop coalescence
实验研究了两个屈服应力液滴之间形成的液桥的演化过程。我们发现，桥的高度演变类似于一个粘性牛顿流体，$h_0\sim t$，在很长一段时间之前，最大限度地减少其液/气界面能逮捕。我们数值求解的最终逮捕的轮廓形状，并发现它取决于流体的屈服应力$τ_y$和聚结角$α$，由宾汉数$τ_y h_{drop} / σ$修改的液滴的高度-宽度的纵横比表示。我们提出了一个缩放参数的桥梁的时间演变使用的长度尺度发现从逮捕的形状分析，以及来自桥梁的演变的相似性解决方案。
2022-03-29 physics.flu-dyn
Novel Inertial Self-Assembly Dynamics and Long-Range Spatial Ordering of Interacting Droplet Ensembles in Confined Microfluidic Flows
液滴的多相流在工业和微尺度上都是广泛的，对于生物和非生物应用都是如此。但这类系统的系综相互作用具有固有的非线性和复杂性，并伴有界面效应，使其成为理论上的一个困难的多体问题。相比之下，固体颗粒在流动中的自组装动力学早已被描述并成功地应用于惯性微流体领域，其中颗粒晶体可以从惯性力和流体动力学相互作用中实现。在这里，我们报告了新的自组装动力学的液滴在封闭的微流体通道，形成鲜明对比的惯性微流体的既定范例：更高的惯性导致更好的空间秩序。相反，我们发现，传统的直壁通道的几何形状不仅不能实现定期的空间有序的下降，但实际上加剧了它与增加惯性。相反，不对称的蛇形几何形状能够在比液滴直径大至少3个数量级的长度尺度上实现长范围的周期性空间有序化，特别是在低惯性下。实验上，我们能够解耦液滴生成订购，使独立的变化的数量密度，限制，惯性和表面活性剂浓度。我们发现惯性依赖的首选滴分离的出现，并首次表明，马兰戈尼效应可以影响多滴阵列的纵向排序。这些结果为惯性微流体提供了一个很大程度上未探索的方向，但也显示了其与液滴微流体统一的潜力。特别是，在芯片上被动恢复均匀液滴间距的实用性是孵育和逐滴询问能力的流线型集成的关键要求。
2021-05-26 physics.app-ph physics.flu-dyn
Scalings in Coalescence of Liquid Droplets
这封信提出了两个粘性球形液滴合并的标度理论。一个初始值的问题，制定和解析求解的液滴聚结后形成的液体颈部的半径的演变。初始值问题的两个渐近解再现了在粘性和惯性制度的著名的标度关系。Paulsen等人[Phys. Rev. Lett. 106，114501（2011）]在理论中体现，并且它们的拟合关系（其示出了不同粘度的数据在单个曲线上的塌陷）是对初始值问题的一般解的近似。
2018-12-28 physics.flu-dyn
How geometry determines the coalescence of low-viscosity drops
实验研究了水滴在基底上的聚并过程。我们关注的是连接两个液滴的桥的快速增长，它在接触后很快从表面张力和液体惯性的平衡中消失。对于接触角低于$90^\circ$的液滴，我们发现桥以高度$h\sim t^{2/3}$为特征的自相似动力学生长。相比之下，聚结的几何形状的变化显着的接触角在$90^\circ$，我们观察到$h\sim t^{1/2}$，就像自由悬浮的球形滴在惯性制度。我们提出了一个几何模型，定量捕捉过渡从2/3到1/2指数，并统一的惯性聚结固着液滴和自由悬浮液滴。
2013-07-29 physics.flu-dyn
Collision efficiency of droplets across diffusive, electrostatic and inertial regimes
本文使用开源 Monte-Carlo 代码定量研究了 Brownian 扩散、静电和重力对液滴碰撞的影响，发现在 $1-10~{\ m μm}$ 尺度存在惯性与扩散均不显著的碰撞率空白，此时偶极-偶极静电相互作用成为控制碰撞效率的主要机制。
2024-02-15 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
Orbits and reversals of a drop rolling inside a horizontal circular hydraulic jump
我们探讨了复杂的动力学的一个非聚结滴中等大小的圆形水跃内的同一液体形成的水平盘。在这种情况下，液滴沿着跳跃运动，人们观察到两种不同的运动：一种是周期性的（它以恒定的速度绕轨道运行），另一种是不规则的，涉及轨道运动的逆转。将液滴模拟为一个刚性球体，通过空气薄膜与液体交换摩擦力，恢复了液滴的轨道运动和内部旋转。这种内部旋转是实验观察到的。
2013-02-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Dripping-onto-droplet capillary breakup
Mines Paris, PSL University（巴黎矿业大学，PSL大学）
研究滴落至液滴的毛细破裂现象，结合实验、数值模拟和理论分析，揭示不同流态下的破裂机制及影响因素。
2026-05-11 physics.flu-dyn
Multiscale perspective on wetting on switchable substrates: mapping between microscopic and mesoscopic models
为了理解可切换基板上的液滴的非平衡弛豫动力学，需要理解不同长度和时间尺度的相互作用。我们提出了一种方法来映射的微观信息，从分子动力学模拟，到介观尺度，反映了一个薄膜模型。在讨论了映射过程之后，我们首先分析了在切换基板的润湿性时液滴的弛豫。此外，我们表明，一个几乎相同的映射过程可以用于描述两个聚结液滴。与我们的程序，我们采取的第一步扩展映射从平衡的情况下，非平衡润湿动力学，从而允许定量多尺度分析。
2022-07-29 physics.flu-dyn
Dynamics of a dry-rebounding drop: observations, simulations, and modeling
对干反弹液滴的动力学进行了实验、数值和理论研究。通过我们的计算流体动力学模拟再现了实验结果，从中获得了动能、势能和表面能的时间序列。这些能量的时间序列定量地阐明了干回弹过程中的能量转换和损失。这些结果解释了使用一个假想的弹簧模型和球谐分析。弹簧模型解释了液滴的垂直变形，但不能完全解释能量损失，能量损失的时间不匹配。从液滴的球谐变形的观点出发，发现撞击后液滴的变形是两种振动运动的组合。两种振动运动中的一种是由自由落体产生的惯性运动，另一种是由撞击时液滴底部突然停止而产生的压力波动产生的压力诱导运动。模拟结果证实了冲击时压力波动的存在。压力引起的运动抵抗惯性运动，从而释放液滴的动能。
2018-07-01 physics.flu-dyn
Steady inertial flow of a compressible fluid in a spatially periodic channel under large pressure drops: a multiscale semi-analytical approach
本研究针对大压降下空间周期性通道内可压缩流体定常流动计算成本高的问题，提出一种多尺度半解析方法，利用最小周期单元的不可压缩NS方程解估算无量纲压降函数，再解析推导大尺度压力分布，经全尺度数值解验证有效。
2025-09-04 physics.flu-dyn
Drops can Perpetually Bounce over a Vibrating Wettable Solid
本文研究振动刚性固体上液滴持续弹跳问题，通过原子级光滑云母表面振动延长液滴悬停状态，建立耦合线性弹簧模型预测轨迹，扩展了弹跳液滴研究范围并为少量液体操控提供潜力。
2025-08-15 physics.flu-dyn
Influence of liquid miscibility and wettability on the structures produced by drop-jet collisions
实验研究了液滴流与不同液体的连续射流之间的碰撞。与以往的研究相比，我们的工作集中在液体的可溶解性和润湿性对碰撞结果的影响。因此，使用提供完全和部分润湿的可混溶和不可混溶的液体。我们表明，只要射流的表面张力小于液滴的表面张力，液滴可以被射流包裹，提供所谓的液滴-射流结构。不同状态之间的过渡在本质上保持相似，其中毛细管碎裂负责射流破碎，惯性碎裂导致液滴（然后可能是射流）破碎。文献中提出的模拟惯性碎裂阈值的无量纲数并不能使不同液体的结果达到相同的临界值。我们通过对碰撞的详细分析，解释了下降和喷射延伸及其动力学的原因。发现在反冲阶段期间发生的液滴碎裂，导致我们提出了一个新的无量纲参数，成功地再现了我们所有的实验数据与不混溶液体。最后，我们证明，最戏剧性的变化的碰撞结果是通过使用液滴，完全润湿射流。在这种情况下，不能实现液滴的封装，这对基于液滴喷射结构的固化的一些应用构成了真正的限制。
2022-10-10 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
Retraction dynamics of aquous drops upon impact on nonwetting surfaces
我们研究了高速撞击疏水表面后液滴的撞击和随后的回缩动力学。进行广泛的实验，我们表明，液滴回缩率是一个材料常数，并不依赖于冲击速度。我们表明，当增加Ohnesorge数$\Oh=η/\sqrt{ρR_{\rm I} γ}$时，回缩（即去湿）动力学从毛细惯性状态转变为毛细粘性状态。我们合理化的实验观察一个简单的，但强大的半定量模型的固-液接触线动力学的启发标准理论的薄膜去湿。
2005-09-15 physics.flu-dyn
Shape and motion of drops in the inertial regime
在本文中，我们报道了一个水银液滴的形状和运动的实验结果，该液滴放置在一个水平旋转的圆柱体中，转速范围为8-93 rpm，使得液滴的雷诺数为2500<Re<26000，其毛细管数为0.0002<Ca<0.0023。当接触角的变化在低速（Re<8150）下可以忽略时，液滴的速度远低于Ho预测的速度。[6]李小璐的故事通过用固体表面附近的边界层估算的耗散代替体耗散来修改Kim的关系，从而克服了观察到的这种差异。基于汞滴后侧的变化，存在三种不同的区域，其具有不同的旋转速度（i）椭圆或圆形区域（ii）拐角区域和（iii）尖点区域。椭圆到角的过渡发生在95 °的有限后退接触角处。发现发生转变的临界接触角（θc）与静态后退接触角（θs）的比率为0.657。de Gennes模型[4]通过用耗散代替楔形流扩展到高接触角，预测了与实验值非常一致的临界接触角比（θc/θs）。在较高Re下，将动态接触角随速度的变化与Cox-Voinov模型[3]进行了比较。该模型虽然近似地反映了数据变化的趋势，但与理论值相比，实验数据的拟合系数很高。
2011-05-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Restricted Euler dynamics along trajectories of small inertial particles in turbulence
小颗粒在湍流中的命运很大程度上取决于周围流体的速度梯度特性，如旋转和应变率。对于非惯性（流体）粒子，限制欧拉模型提供了一个简单的，低维的动力系统表示的拉格朗日演化的速度梯度在流体湍流，至少在短时间内。在这里，我们推导出一个新的限制欧拉动力系统的速度梯度演化的惯性粒子，如固体颗粒在气体或液滴和气泡在湍流液体流动。该模型是在小（亚柯尔莫哥洛夫尺度）粒子和低斯托克斯数的限制。该系统表现出有趣的不动点，稳定性和不变性质。与直接数值模拟的数据比较表明，该模型预测的趋势，如增加应变沿重粒子轨迹旋转的趋势，并为轻粒子，如气泡，减少自拉伸的应变率的趋势。
2016-08-08 physics.flu-dyn
Liquid acrobatics
我们的实验是将一股连续的气体注入到一种浅的液体中，类似于人们如何向一个放置在一个几乎空了的饮料底部的吸管吹气。通过改变吸管（这里是一根金属针）的角度，我们观察到各种动态，我们使用高速摄像机拍摄。最值得注意的是一个中间状态，其中周期性射流从空气-液体界面爆发并分裂成空气中的液滴。这些液滴描绘出抛物线轨迹，并在最终聚结之前在空气-液体界面上反弹。每个射流的形状以及射流之间的时间非常相似，导致液滴具有几乎相同的轨迹。下面的文章伴随着链接的流体动力学视频提交给画廊的流体运动在2008年。
2008-10-09 physics.flu-dyn
Density contrast matters for drop fragmentation thresholds at low Ohnesorge number
我们解决数值的变形和破碎动力学的一个单一的液滴受到脉冲加速的单向气流。液相和气相之间的密度比在$10-2000$范围内变化，并与最近的液滴破碎实验进行比较。我们表明，低Ohnesorge数的液-气密度对比显着修改的临界韦伯数的爆裂和剥离破碎制度之间的过渡，一方面，和下降破碎，另一方面。我们提出了一个简单的理论参数来预测过渡韦伯数作为密度对比度的函数，并表明小对比度的稳定影响可以解释由惯性效应在液滴拉伸和质心加速度之间的非线性耦合。
2019-11-25 physics.flu-dyn
Approach and Coalescence of Liquid Drops in Air
当液滴在真空或空气中缓慢地聚集在一起时，液滴的聚结通常被认为只有两种状态：对应于斯托克斯流动极限的粘性状态和稍后的惯性主导状态。最近的工作[Proc. Natl. Acad. Sci. 109，6857（2012）]发现，在聚结的早期时刻不能达到斯托克斯流动极限，因为那时液滴的惯性不能被忽略。相反，液滴被描述为“惯性限制粘性”状态，其中表面张力、惯性和粘性力都平衡。动力学继续在这个制度，直到粘度或惯性占主导地位的自己。我使用超快的电气方法和高速成像，以提供一个详细的描述，在低速接近和未变形的球体聚结液滴接触的时刻附近的聚结。这些测量结果支持有三个制度的聚结的描述。在接触之前和之后的签名识别由环境气体引起的液滴变形的阈值接近速度。
2014-01-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coalescence of polymeric sessile drops on a partially wettable substrate
在浓度比为$c/c^* \sim 1$时，固着聚合物液滴在部分润湿的基底上的聚结表现出从惯性到粘弹性的转变。我们的研究结果揭示，不断增长的桥梁高度的时间演变遵循幂律行为$t^b$，这样的系数$b$连续减少从2/3的惯性制度（$c/c^*<1$）的粘弹性制度（$c/c^*>1$）的渐近值为1/2。为了考虑流体弹性和粘弹性区域的特征时间尺度，采用线性的T-T本构方程，提出了润滑近似下的修正薄膜方程。通过使用步进显式格式求解修改的一维薄膜方程来评估液滴的时间演化。初始液滴形状通过重新排序以能量最小化来获得。数值计算结果与实验结果吻合较好。
2021-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet impact on a thin liquid film: anatomy of the splash
我们研究了液滴在短时间内撞击薄液膜的动力学，以确定飞溅形成的机制。利用数值模拟和尺度分析，我们表明，飞溅的形成既取决于惯性动力学的液体和缓冲的气体。确定了两个渐近制度，其特征在于一个新的无量纲数$J$：当气体缓冲是弱的，射流形成后，一系列的气泡被截留和射流速度主要是由雷诺数的影响。另一方面，当空气缓冲很重要时，液滴和液膜下方的气体的润滑控制动力学，导致单个气泡截留和较弱的射流速度。
2015-11-30 physics.flu-dyn
Rheocoalescence: Relaxation time through coalescence of droplets
已知悬垂液滴与固着液滴聚结以形成单个子液滴的动力学形成桥。桥的演变始于两滴之间的点接触，导致尺寸与液滴直径相当的液体颈。为了探测聚合物流体中的这种现象，我们使用高速成像来量化聚结过程中的颈部半径增长。在目前的研究中，我们揭示了存在三个制度的基础上的浓度比$c/c^*$，即，惯性弹性$c/c^*<c_e/c^*$，粘弹性$c_e/c^*<c/c^*<20$和弹性为主的制度$c/c^*>20$。研究结果表明，颈半径随时间（t）的增长服从幂律行为$t^b$，使得系数$b$在惯性弹性和粘弹性区域具有稳定值，在弹性主导区域单调减小.基于$b$对浓度比的这种依赖性，我们提出了一种新的测量技术流变聚结来获得这些流体的弛豫时间。我们还显示了偏离文献中提出的普遍性的弹性为主的制度。
2022-01-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On angled bounce-off impact of a drop impinging on a flowing soap film
小液滴有角度地撞击在薄的流动肥皂膜上经常表现出与更常见的流体动力学相互作用一起工作的体积弹性效应的罕见出现。可观察到三种碰撞状态：（a）液滴穿透膜，（b）液滴与流聚结，以及（c）液滴从膜表面反弹。在冲击期间，液滴随着膜的大部分弹性形变而变形。对于接近切向的撞击，反弹机制占主导地位。我们概述了一个降阶的分析框架，假设一个可变形的液滴和一个可变形的三维薄膜，和理想化调用基于相位的参数研究。薄膜的倾斜角和冲击前后液滴尺寸的比值决定了相位参数。我们还进行了实验，垂直下降的液滴对倾斜的肥皂膜，恒定的压力头下流动的影响。模型预测相域的反弹比较以及我们的实验结果。此外，实验显示动量转移到薄膜的形式脱落涡偶极子，随着自由表面波的传播。在咨询以前发表的工作，我们注意到，对于运动的水行走的昆虫使用的脉冲动作，动量分布的脱落涡和波都是显着的，分别采取2/3-rd和1/3-rd的传递流向的动量。鉴于潜在的类似的脉冲行动，这一理论适用于反弹的例子在我们的实验中，和由此产生的脱落涡偶极子动量相比，从粒子成像测速数据计算的动量。幅度揭示了相同的顺序（$10^{-7}$ N $\cdot$），这表明反弹制度可以作为一个简单的模拟界面生物运动依赖于脉冲反应。
2017-05-16 physics.flu-dyn
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
Splash control of drop impacts with geometric targets
由于惯性力、粘性力和毛细力的相互作用，液滴在固体和液体表面上的碰撞表现出复杂的动力学特性。在撞击之后，液体薄层径向地发展和膨胀，并且在某些条件下，外边缘破裂成不规则排列的细丝和次级液滴。我们的实验表明，薄片膨胀和随后的外边缘的破裂可以控制的长度尺度，是相当的尺寸的影响下降的直径。在相同的碰撞参量下，流体性质和冲击速度，我们观察独特的飞溅动力学通过改变目标横截面的几何形状。这些行为包括：（i）几何形状的层流和（ii）飞溅稳定性的过渡，从规则到不规则的飞溅。我们建议，定期飞溅控制的目标横截面几何形状所施加的方位角扰动和不规则的飞溅是由增长最快的不稳定的高原瑞利模式。
2012-02-19 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
Engulfment of a drop on solids coated by thin and thick fluid films
当水滴与不混溶油膜接触时，表现出复杂的界面动力学。在接触时，油扩散到液滴的液体-空气界面上，首先形成驱动明显的液滴扩散运动的曲率，然后完全吞没液滴。我们研究这种流动使用3相格子玻尔兹曼模拟的基础上保守相场模型和实验。惯性和粘性有限的动力学进行了探讨，使用Ohnesorge数$Oh$作为$R/H$的函数，初始滴半径$R$和膜高度$H$之间的比率。这两个制度表明，表观扩展半径$r$是相当独立的膜的高度，并与时间的比例$T$为$r\sim T^{1/2}$的$Oh\ll 1$和$Oh\gg 1$为$r\sim T^{2/5}$。对于$Oh\gg 1$，我们的实验表明，这种不混溶的表观扩散运动是类似的混溶滴膜聚结的情况。然而，与表观扩散相反，我们发现后期吞没动力学和最终界面轮廓受$H/R$比例的显著影响。
2022-08-29 physics.flu-dyn
Universality in dynamic wetting dominated by contact line friction
我们报告的快速接触线运动的实验中存在的早期阶段的毛细管驱动的液滴在干燥的固体基板上的传播。扩展数据不能遵循传统的粘性或惯性缩放。通过整合实验和模拟，我们量化的接触线摩擦（$μ_f$），这被认为是限制快速动态润湿的速度。基于此接触线摩擦的缩放示出产生作为时间的函数的接触线半径的演变的通用曲线，对于一系列的流体粘度，液滴尺寸和表面润湿性。
2012-03-14 physics.flu-dyn
Universality in coalescence of polymeric fluid drops
液滴的聚结涉及毛细力、粘性力和惯性力之间的相互作用。在这里，我们揭示了一个普遍的时间演化的颈部半径在两个聚合物滴的合并。通过高速成像，我们证明了聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、聚环氧乙烷（PEO）、聚乙二醇（PEG）和黄原胶（XG）的液滴在稀释、半稀释和非稀释浓度范围内描绘了$R/\sqrt(ν_0λ) \sim (t/λ)^{0.36}(C/C^{*})^{-0.83}$的普遍行为。一个线性的Escherich-Thein-Tanner粘弹性模型捕捉到了普遍性的时间方面。
2019-10-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bubbles dynamics in microchannels: inertial and capillary migration forces
本文着重研究微通道中自由气泡训练的动力学。我们调查的横向位置的一个训练的气泡，它的速度和相关的压降时，在微通道中流动取决于由于粘度，惯性和毛细作用的内力。尽管系统的尺度很小，但惯性（称为惯性迁移力）在确定气泡的横向平衡位置方面起着至关重要的作用。除了惯性和粘度，其他效应也可能影响气泡的横向迁移，如Marangoni表面应力和表面变形能力。我们看看在无限的Marangoni效应的限制，产生刚性气泡界面的表面活性剂的影响。所产生的迁移力可以平衡外部体力（如果存在的话），例如浮力、迪恩力或磁力。这种平衡不仅决定了气泡的横向位置，而且因此决定了周围的流动结构，这对于所涉及的任何质量/热传递过程都是决定性的。最后，我们看的气泡变形的平衡位置的影响，并比较它的惯性迁移力在中心位置，相应地解释这个位置的稳定或不稳定的字符。系统地研究了气泡尺寸、均匀体积力、雷诺数和毛细管数等参数的影响，采用基于有限元法的数值模拟，求解全稳态纳维-斯托克斯方程及其在小雷诺数和/或毛细管数限制下的渐近对应方程。
2017-10-27 physics.flu-dyn
Self-Similar Liquid Lens Coalescence
液滴的基本特征是它们可以在接触时合并以形成更大的液滴。尽管它的重要性，各种应用，液滴聚结预润湿的基板上得到很少的关注。在这里，我们从实验和理论上揭示了低粘度液体的厚层上的液滴聚结的动力学。结果表明，这些所谓的“液体透镜”合并的自相似垂直增长的桥梁连接两个透镜。使用细长的分析，我们推导出相应的粘性和惯性限制的相似性解决方案。发现与实验没有任何可调参数，捕获的空间和时间结构的流动聚结过程中的良好协议。最后，我们认为这两个政权之间的交叉，并表明，不同的镜头粘度的所有数据崩溃在一个单一的曲线捕获的整个范围内的聚结动力学。
2020-03-09 physics.flu-dyn
Aggregation and fragmentation dynamics of inertial particles in chaotic flows
在混沌流中平流的惯性粒子常常聚集在奇异吸引子中。当在这些分形集合中移动时，它们通常彼此接近并碰撞。这里我们考虑惯性粒子在碰撞时的聚集。在这个过程中形成的新粒子更大，并遵循具有新参数的运动方程。当这些颗粒达到一定的尺寸或剪切力变得足够大时，它们又会破碎。由此产生的系统由大量的共存的动力系统与不同数量的粒子。我们发现，聚集和碎裂的组合导致一个渐近稳定的状态。渐近粒度分布取决于破碎机制。从这个模型得到的粒径分布是一致的，发现在雨滴统计和搅拌槽实验。
2008-11-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Dynamics of drop impact on solid surfaces: evolution of impact force and self-similar spreading
我们调查的动态下降的影响干燥固体表面。通过同步高速摄影与快速力传感，我们同时测量的时间演变的形状和冲击力的影响下降了很大范围的雷诺数（Re）。在高Re，当惯性占主导地位的影响过程中，我们表明，早期的冲击力的演变遵循平方根标度，定量同意最近的自相似理论。这一观测结果提供了直接的实验证据的存在向上传播的自相似压力场的初始冲击液滴在高Re。当粘性力随着Re的减小而逐渐增加时，我们用摄动法分析了粘性液滴冲击力的早期标度。分析定量匹配我们的实验，并成功地预测了最大冲击力的趋势和相关的峰值时间与减少Re。此外，我们讨论了粘弹性的影响的时间签名的冲击力。最后但并非最不重要的是，我们还研究了在高Re的液滴的扩展后的初始冲击。特别是，我们找到了一个精确的参数自由自相似的解决方案，惯性驱动的液滴扩展，定量预测的高度扩展滴在高Re。文中还讨论了液滴扩散自相似方法的局限性。因此，我们的研究提供了一个定量的理解的时间演变的冲击力的惯性，粘性和粘弹性制度，并揭示了新的光下降冲击过程的自相似动力学。
2017-11-29 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
The frictional force on sliding drops
固体表面之间的相对运动的动摩擦力不同于启动运动所需的静态力，但通常认为这种区别不会发生在固体上移动的液滴上。最近的实验[Gao等人，Nature Phys. { \bf 114}，191（2018）]对这一观点提出了质疑，并声称观察到滑动液滴的固体对固体摩擦的模拟。我们使用分子动力学模拟来研究在几种情况下，移动的液体施加在固体上的力。与实验室实验所需的间接技术相反，在这些计算中，摩擦力是直接可获得的。我们发现，除了可能的惯性效应，由于突然启动的运动和老化的影响无约束滴，摩擦力是恒定的时间。
2018-09-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The inexorable resistance of inertia determines the initial regime of drop coalescence
液滴聚结是工业、工程和科学领域中涉及液滴分散的各种过程的核心。在聚结过程中，两个液滴首先接触，然后随着连接它们的液体颈从最初的微观尺度增长到与液滴直径相当的尺寸而合并。界面的曲率在液滴第一次接触的点处是无限大的，并且随着两个液滴合并而发生的流动与动力学中的这个奇点密切耦合。传统上，这个过程被认为只有两个动力学制度：粘性和惯性制度之间的交叉区域。我们使用实验和模拟来揭示第三种状态，即描述所有液滴粘度的聚结初始动力学的状态，已经被错过了。基于力平衡的论点允许构建新的聚结相图。
2012-04-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drop impact on wetted walls: An analytical solution for modelling the crown spreading based on stagnation-point flow
提出了一种解析解来预测由单个液滴撞击湿壁所产生的树冠扩展。这种方法能够实现从惯性驱动到粘性控制的树冠传播机制的平稳过渡。建模策略是基于驻点流动，因为它非常类似于薄板中的流体动力学流动，并提供了两个主要优点。首先，它允许一个简单的估计壁膜变薄率，所造成的冲击液滴的壁膜的脉冲转移。其次，由于解决方案的自相似性，它可以直接估计沿壁面展开的薄膜的动量损失。通过将此估计到现有的无粘模型，一个很好的协议与实验发现在整个树冠高程阶段。总的来说，分析表明，在很大一部分树冠传播过程中，由于粘性效应而导致的动量损失不容忽视，特别是对于薄壁薄膜。所提出的方法铺平了道路，预测冠底破碎（CBB）的开始。在这种情况下，冠状薄片直接在其基部分解，这是由于在其分解之前在薄片中自发产生孔，从而在薄片中产生网状结构。我们的理论分析表明，这种冠状薄片的过早破裂与局部不稳定效应有关，这是由惯性力和表面张力之间的不平衡引起的。
2020-07-17 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
Wave-Like Statistics from Classical Active Particles with Internal Degrees Of Freedom
University of Oxford（牛津大学）
研究通过分析具有内部自由度的经典活性粒子的低维非线性动力学，揭示了行走液滴量子类比中波状空间统计的形成机制，并扩展了流体动力学量子类比的应用范围。
2026-07-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The role of viscosity on drop impact forces on non-wetting surfaces
本文通过实验、数值模拟和标度分析研究了液滴撞击非润湿表面的法向力双峰特征，揭示了撞击峰与脱离峰对Weber数和Ohnesorge数的依赖关系及新标度律。
2025-01-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of Reynolds number on inertial particle dynamics in isotropic turbulence. Part I: Simulations without gravitational effects
在这项研究中，我们分析了统计的单个惯性粒子和惯性粒子对直接数值模拟均匀各向同性湍流在重力的情况下。泰勒微尺度雷诺数$R_λ$对颗粒统计的影响进行了研究，在最大的范围内（从$R_λ= 88-597$）。我们首先探索的效果上的单粒子统计的优先采样，并使用我们的理解优先采样的粒子速度梯度，动能，并在低$St$加速度的趋势提供了一个物理解释。随着$St$增加，惯性过滤效应变得更加重要，导致粒子动能和加速度减小。然后，我们考虑粒子对统计，并把我们的注意力集中在相对速度和径向分布函数（RDFs）的粒子。相对速度统计表明，偏好抽样效应对$St \lesssim 0.1$很重要，路径历史/非局部效应对$St \gtrsim 0.2$越来越重要。在低$St$下，低阶相对速度统计对雷诺数的变化仅弱敏感。我们发现，RDFs峰值附近的$St$的订单单位，他们表现出幂律缩放低和中间$St$，他们在很大程度上是独立的雷诺数低和中间$St$。我们还观察到，在大$St$，RDF的变化与相对速度方差的标度指数的变化有关。粒子碰撞内核被发现是在很大程度上不敏感的流动雷诺数，这表明相对较低的雷诺数模拟可能能够捕捉到大部分的相关物理的液滴碰撞和增长的绝热核心的大气云。
2015-07-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Molecular dynamics simulation of the coalescence of surfactant-laden droplets
本研究采用统计缔合流体理论粗粒化模型，探究不同类型及浓度表面活性剂对水滴聚结的影响，揭示了表面活性剂输运机制、聚结动力学阶段及浓度效应，为相关聚结机制研究提供新见解。
2023-11-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Predicting the Splash of a Drop Impacting a Thin Liquid Film
本研究针对喷涂中液滴撞击薄液膜的飞溅问题，通过五种牛顿液体的高速摄像实验分析力的作用，建立飞溅阈值经验关联式，预测结果与文献数据吻合良好。
2023-10-04 hep-ex physics.flu-dyn
MHD Flow Regimes in Annular Channel
本文给出了一种方法和两个结果，使人们对横向磁场作用下环形通道内磁流体层流流动有了更全面的认识。在此基础上，基于谱方法和微扰展开，提出了一种计算量小的半解析算法。利用快速计算的优点，对Hartmann数$M$、雷诺数$Re$和截面比$η$几乎连续变化的稠密情况进行了计算，以探索前人研究中遗漏的流动形态。根据无惯性区的结果，建立了$η$ - $M$空间的平均速度图和电流耦合定界。七个唯象的流动模式和他们的分析方法。根据惯性区的结果，我们研究了主流的惯性扰动随哈特曼数的增加而降低数量级的规律。所提出的半解析解与Baylis & Hunt的$Re^2/M^{4}$抑制理论（J. Fluid Mech.，第43卷，1971年，第43页。423-428）在$M<40$的情况下。当$M>40$时，二次流的梯形涡对开始破裂，因此惯性扰动下降得更快，如$Re^2/M^{5}$，这是一种新的抑制理论。当$M>80$时，异常反向涡旋在Shercliff层附近充分发展，导致$Re^2/M^{2.5}$的较慢抑制模式，这证实了Tabeling & Chelvrie的预测（J. Fluid Mech.，第103卷，1981年，第103页。225-239）。
2021-09-22 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Dynamics of active liquid interfaces
控制相分离流体混合物的界面是制造各种功能软材料的关键。传统上，这是用表面改性化学试剂完成的。使用实验和理论，我们研究如何机械活动的形状软界面，分离的主动和被动的流体。主动流体中的混沌流动会产生巨大的界面波动和非惯性传播的主动波。在高活性下，应力破坏界面连续性并驱动液滴生成，产生由有限尺寸液滴组成的乳液状活性状态。当与固体边界接触时，活性界面表现出非平衡润湿转变，其中流体克服重力爬上壁。这些结果表明，机械驱动的接口创建一个新的类软活性物质的承诺。
2022-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.CD
