Onset of Air Entrainment by a smooth plunging jet under atmospheric pressure
本文实验研究了光滑垂直射流撞击液池时空气卷吸的起始条件，补充了Lin & Donnelly的参数范围，并验证了基于粘性应力的模型及Eggers的尖点动力学机制。
2024-02-27 physics.flu-dyn
An improved air entrainment model for stepped spillways
考虑了阶梯式溢洪道水流的数值模拟，重点是结合界面捕获和明确的空气夹带模型的高度经济的方法。在四个不同的佛汝德数，与选定的流量参数，以匹配现有的实验数据的溢洪道上进行模拟。首先，使用由Lopes等人开发的模型的实验（Int.J.Nonlin. Sci.，2017）进行。一个广泛的模拟活动是用来仔细评估模型的预测精度，各种模型参数的影响，以及对网格分辨率的敏感性。结果表明，至少对于阶梯式溢洪道的情况下，控制模型的参数的数量可以减少。该模型的一个关键缺陷是对网格分辨率的敏感性。为了提高该模型在这方面的性能，提出了修改的界面检测算法和运输方程的体积分数的夹带空气。使用改进的模型配方的模拟表明更好的协议与参考数据为所有考虑的流动条件。一个无参数的准则预测的起始点的空气卷吸也进行了测试。不幸的是，所考虑的传统湍流模型的准确性被证明不足以使该标准可靠地工作。
2020-09-10 physics.flu-dyn
Bubble entrainment in turbulent jets leaping from liquid surface
本研究通过实验发现湍流水射流跃出液面时的气泡卷吸仅由出口速度决定，受剪切力与开尔文-亥姆霍兹不稳定性驱动，与射流形态无关，为空气卷吸机制提供了新见解。
2025-10-10 physics.flu-dyn
Numerical Modeling of Flow and Air Entrainment in Hydraulic Jumps for a Wide Range of Froude Numbers
National University of La Plata（拉普拉塔国立大学）；Stanford University（斯坦福大学）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
本文提出基于URANS框架的三相混合模型，用于模拟十二个弗鲁德数从1.98到8.48的水跃流体和空气混入，验证了该模型在计算效率与精度上的平衡。
2026-05-07 physics.flu-dyn
Air Entrainment and Surface Fluctuations in a Turbulent Ship Hull Boundary Layer
通过实验和直接数值模拟研究了水平运动的垂直穿透壁产生的自由表面边界层剪切流中湍流引起的空气卷吸。在实验中，建立了一个实验室规模的装置，该装置利用表面穿孔不锈钢带，该不锈钢带围绕两个垂直辊循环行进，辊之间的一段带充当水平移动的平壁。为了补充实验，直接数值模拟（DNS）的两相边界层问题进行了域，包括一个流向带部分模拟周期性边界条件。电影激光诱导荧光（LIF）测量的水表面轮廓在两个垂直的平面平行于带表面（壁平行的配置文件），并与以前的测量的配置文件在一个垂直的平面垂直于带表面（壁正常的配置文件）。此外，本文还报道了空气夹带的摄影观察和气泡尺寸分布和运动的测量。通过DNS模拟得到的结果，详细研究了气泡卷吸机理。在壁平行LIF电影中观察到类似破碎波和平行于带行进的自由表面特征。这些破裂事件被认为是空气被夹带到底层流中的机制之一。气泡的尺寸分布被发现有一个特征性的突破，在斜坡上，类似于以前观察到的Hinze尺度破碎波。最后，在模拟中发现了几种卷吸机制，并评估了它们在自由表面边界层中的普遍性。
2018-09-18 physics.flu-dyn
Flow and air-entrainment around partially submerged vertical cylinders
本文实验研究部分浸没垂直圆柱体匀速运动时的阻力与自由表面变形，揭示空腔和尾流两种空气卷入模式，并给出空腔卷入临界速度的标度关系及高弗劳德数下阻力随Fr线性变化的规律。
2019-05-20 physics.flu-dyn
Air entrainment by a plunging jet under intermittent vortex conditions
这个进入2011年APS-DFD流体运动画廊的流体动力学视频详细介绍了低粘度层流液体射流进入静止池时，其冲击区域周围自由表面的瞬态演化。特写图像描绘了环形气隙的不稳定和破裂以及随后气泡夹带到大量液体中。
2011-10-13 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Vorticity-induced flow-focusing leads to bubble entrainment in an inkjet printhead: synchrotron X-ray and volume-of-fluid visualizations
喷墨打印头中存在的振荡流可导致喷嘴出口处的空气-液体界面的强烈变形。这样的变形可能导致具有气泡夹断的向内指向的空气射流和随后的气泡夹带，这对喷墨打印的稳定性非常有害。因此，了解气泡夹带的机制对于提高打印稳定性至关重要。在目前的工作中，我们使用超快X射线相衬成像和直接数值模拟的基础上的体积的流体方法来研究的机制，在压电声学打印头的气泡夹带。我们首先证明了实验和数值之间的良好协议。然后，我们展示了不同类别的气泡夹断实验中获得的，这些也被捕获的数值。数值结果表明，斜压扭矩，这是在气液界面处产生的，由于密度和压力梯度的错位，导致在流动聚焦效应，驱动形成的空气射流，从气泡可以夹断。
2022-08-08 physics.flu-dyn
Air Entrainment in Dynamic Wetting: Knudsen Effects and the Influence of Ambient Air Pressure
最新的涂层流动和液滴冲击实验都表明，可以通过降低环境气体压力来抑制由空气夹带引起的润湿失效。在这里，它表明，在气体中的非平衡效应可以解释这种行为，与环境压力降低增加气体的平均自由程，因此努森数$Kn$。这些效应首先通过气体边界处的Maxwell滑移显现出来，因此对于足够小的$Kn$，它们可以被纳入动态润湿流的连续体模型中。由此产生的数学模型包含在纳米，微米和毫米尺度上的流动结构，并实施到专门为这种多尺度现象开发的计算平台。涂层流动几何形状用于表明，对于固定的气-液-固体系，（a）在减压下增加的麦克斯韦滑移可以显著延迟空气夹带，即增加“最大润湿速度”，（b）只有在考虑气-液界面处的滑移时，当压力降低时，才能获得无界的最大速度;（c）可以通过研究移动接触线前面的气膜的动力学来合理化观察到的行为。在浸涂过程中得到的实验结果的直接比较表明，该模型恢复的趋势，但不能准确地预测一些在减压下的高粘度数据。出现这种差异是因为气流进入“过渡状态”，因此需要对其非平衡性质进行更复杂的描述。最后，通过崩溃的主曲线实验数据获得的下降的影响，在减压气体，它表明，同样的物理机制也可能支配飞溅抑制现象。
2015-03-02 physics.flu-dyn
Predicting transition from selective withdrawal to entrainment in two fluid stratified systems
选择性开采是美国战略石油储备中从大型洞穴中转移石油的理想现象，因为在开采过程中夹带石油会造成环境污染的风险。为了预测临界流速下的临界淹没深度，进行了高雷诺数下的选择性抽取实验。将管定位成穿过液-液界面，该液-液界面向上抽吸下部液体。通过分析界面上的正应力平衡，利用动压换算，得出了韦伯数，该韦伯数预测了向卷吸的过渡。采用伯努利原理进行的无粘流分析，假设等速剖面的控制体积面为椭圆形，得出韦伯数与比例临界淹没深度之间的线性关系。分析模型进行了验证，使用实验数据，从而在一个强大的模型预测从选择性提取夹带过渡。
2021-12-16 physics.flu-dyn
Entrainment of particles during the withdrawal of a fiber from a dilute suspension
从稀颗粒悬浮液浴中取出的纤维根据流体的物理性质、取出速度、颗粒尺寸和纤维半径表现出不同的涂覆方案。实验表明，对于薄的涂层，只有液体没有颗粒被夹带。超过临界毛细管数，纤维被夹带颗粒的液膜覆盖。我们系统地表征了毛细管数，颗粒尺寸和纤维半径对颗粒夹带的阈值速度的作用。我们讨论了这两个制度之间的边界，并表明，在驻点的液膜厚度控制的夹带过程。纤维的半径在毛细管过滤中提供了新的控制程度，允许更好地控制膜中夹带的颗粒的尺寸。
2020-06-27 physics.flu-dyn
Maximal air bubble entrainment at liquid drop impact
当液滴撞击固体表面时，气泡会被截留。在这里，我们表明，两个竞争的影响，最大限度地减少（相对）的大小，这个夹带的气泡：对于大滴的冲击速度和大液滴的液体的惯性，夹带的气泡，而小的冲击速度和小液滴的毛细作用力最小化夹带的气泡。然而，我们通过实验、理论和数值计算证明，在这两者之间存在一个最佳值，导致最大的气泡截留。我们的研究结果对印刷技术、微电子、浸没式光刻、诊断或农业的各种应用都有很大的影响。
2012-05-21 nlin.PS physics.flu-dyn
Air entrainment and granular bubbles produced by an impinging jet of grains into water
一股水流进入同一种液体的池中会产生空气夹带，并形成气泡，这些气泡迅速上升到表面并解体。在这里，我们报告的同等现象所产生的暴跌干颗粒射流，迄今尚未探索。对于小于临界尺寸的颗粒，进入池中的颗粒射流产生空气夹带，导致气泡形成。由于毛细作用引起的凝聚力，形成的气泡被附着在气泡空气-水界面上的颗粒壳覆盖。与经典的气泡相比，这些“颗粒状气泡”随着时间的推移是稳定的，因为颗粒状壳防止聚结，并且如果气泡上升到表面或下沉到池的底部，则保持空气被封装，这由浮力和组件的重量的竞争决定。在实验上，我们展示了气泡的大小和卷吸空气的体积取决于颗粒尺寸，液体性质和射流冲击速度。
2019-12-07 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Air entrainment in transient flows in closed water pipes: a two-layer approach
在本文中，我们首先建立一个自由表面流动模型，考虑到空气卷吸的四个偏微分方程的系统。我们通过取欧拉方程中跨表面流动的气体和流体速度的平均值（流体不可压缩，气体可压缩）来推导它。所得到的系统是条件双曲的。然后，我们提出了一个数学动力学解释这个系统，最终构建一个两层的动力学计划，其中的“失踪”的边界条件进行了特殊的处理。几个封闭的水管进行数值试验，并讨论和说明双曲线的损失的影响。最后，我们对动力学方法在非双曲系统中的阶进行了数值研究。这在空间网格步长变为零时提供了有用的稳定性结果。
2012-05-29 math.AP physics.flu-dyn
Vortex dynamics and air entrainment in dam break wave impacting on vertical walls: A multiphase lattice Boltzmann study
Roma Tre University（罗马第三大学）
研究溃坝波冲击垂直壁面时的涡旋动力学与空气卷入，采用基于格子玻尔兹曼方法的两相数值模型模拟，发现压力峰值受波前偏转和局部曝气影响，且大空气腔形成或因建模假设，凸显近壁剪切在射流破碎动力学中的作用。
2026-07-29 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Air entrainment by turbulent plunging jets: effect of jet roughness revisited
本文通过小尺度与大尺度实验重新评估湍流射流撞击液池的空气卷吸量，验证了短跌落高度下的气膜模型，并修正了粗糙度模型，发现强剥离或充气射流的有效粗糙度约为波纹射流的一半。
2024-11-08 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
Excitation of fountain and entrainment instabilities at the interface between two viscous fluids using a beam of laser light
我们报告两个不稳定性，称为粘性喷泉和粘性夹带触发在两种液体之间的界面上的大规模流动的激光束驱动的行动。这些流动是由于混浊液体中的光散射损失，并且可以朝向或向前引导界面。我们实验和数值研究这些界面不稳定性，并表明，在阈值和界面失稳后的射流半径的界面变形的高度和曲率主要取决于激光束的腰部。这两种不稳定性之间的类比和差异的特点。
2013-07-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The Turbulent Boundary Layer on a Horizontally Moving, Partially Submerged, Surface-Piercing Vertical Wall
本文考虑了垂直表面穿透板产生的边界层剪切流中湍流与自由表面之间的复杂相互作用，包括空气卷吸过程。建立了一个实验室规模的装置，该装置利用表面穿孔不锈钢带，该不锈钢带围绕两个垂直辊成环行进，辊之间的一段带充当水平移动的平壁。带既作为突然启动的板操作以再现边界层流，又在存在平行于带定位的静止平板的稳定状态下操作以产生具有自由表面的库埃特流。表面轮廓测量与电影激光诱导荧光系统在这两个实验和空气夹带事件和气泡运动观察立体水下白光电影中突然开始带实验。据发现，RMS表面高度波动，$η$，峰值附近的边界的流动和增加近似线性带速度。在库埃特流动实验中，在$\partialη/\partial t$的光谱中的主峰被发现在无量纲频率$fH/U\approx 0.7$处。在突然启动的带实验中，表面波动似乎强烈地影响到次表面湍流内的边界层，而波纹传播自由时，远离带。此外，观察到空气夹带的一些机制，并与Brocchini和Pregrine（J. Fluid Mech.，499，225-254，2001）。
2016-06-16 physics.flu-dyn
Higher-order meniscus oscillations driven by flow-focusing leading to bubble pinch off and entrainment in a piezo acoustic inkjet nozzle
高端压电声学按需滴墨（DOD）喷墨打印的稳定性有时会受到油墨通道内气泡夹带的影响。在这里，气泡夹断从声学驱动弯月面研究在光学透明的DOD打印头作为驱动波形的函数。我们发现，气泡夹断从低振幅高阶弯月面振荡的顶部的全球高振幅弯月面运动，驱动液滴形成。在一定的控制参数范围内，低频和高频分量之间的相位反转导致气泡夹断和气腔的封闭。虽然在现象学上类似，但气泡夹断不是毛细管波相互作用的结果，例如在液滴撞击液体池中观察到的。相反，我们揭示了几何流动聚焦的机制，通过该机制，首先，一个向外的射流上形成的回缩凹弯月面。当随后的高频压力波撞击现在的环形弯月面时，它使环形环向外加速，导致形成可以夹断的空气腔。夹断的关键控制参数是脉冲定时和幅度。为了解决气泡夹带问题，可以通过适当的波形设计抑制高频声波来提高气泡夹断阈值。因此，目前的工作有助于改善喷墨打印机的稳定性，通过物理的弯月面不稳定性的理解。
2021-05-07 physics.app-ph physics.flu-dyn
Water entry of small hydrophobic spheres on an axisymmetric wavefield
Brown University（布朗大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Naval Undersea Warfare Center（海军水下战中心）
研究球体撞击带表面波的水面时空气卷入情况，通过分析不同参数下形成的空腔，发现局部界面变形受飞溅幕几何调制影响空气卷入，证明波影响由局部波斜率描述，结合韦伯数和邦德数建立预测框架。
2026-10-08 physics.flu-dyn
Sink flow deforms the interface between a viscous liquid and air into a tip singularity
在我们的实验中，粘性液体和空气之间的界面被恒定流量的下沉流变形以形成尖锐的尖端。使用显微镜，记录界面形状，直至尖端尺寸为1 $\rm{μm}$。尖端处的曲率由尖端和槽之间的距离$h$控制。当接近临界距离$h^{\star}$时，曲率像$1/(h-h^{\star})^3$一样发散，尖端变成锥形。随着到水槽的距离进一步减小，锥体的开度角像$h^2$一样消失。除了头端在孔内外，未发现空气夹带的证据。
2005-12-12 physics.flu-dyn
Droplet impact on immiscible liquid pool: Multi-scale dynamics of entrapped air cushion at short timescales
我们已经检测到独特的流体动力学拓扑结构的薄空气膜周围的中央空气凹坑形成的过程中，滴的不混溶的液体池的影响。这种模式类似于通常在各种薄凝聚态系统中发现的旋节和指状结构。然而，类似的结构，在薄的截留气体膜在下降的固体或液体的冲击过程中还没有报道。实验和理论上使用高速反射干涉成像和线性稳定性分析的厚度分布和相关的脱湿动力学的截留空气层。我们属性的形成多尺度厚度扰动，相关的破裂，和手指状突起的排水空气膜作为一个组合的工件薄膜和Saffman-Taylor不稳定性。特征长度尺度取决于冲击韦伯数、液池与液滴粘度的比率以及空气-水与空气-油表面张力的比率。
2022-03-03 physics.flu-dyn
Capillary filtering of particles during dip coating
从液浴中取出的物体被涂上一层薄薄的液体。与液体一起，存在于浴中的诸如颗粒的杂质可以被转移到被撤回的衬底。夹带的颗粒局部改变膜的厚度，从而改变涂层的质量和性质。在这项研究中，我们表明，它是可能的夹带的液体单独和避免污染的基板，在足够低的撤回速度在稀释的悬浮液。使用一个模型系统组成的板退出液体浴，我们观察到，颗粒可以保持被困在弯月面施加阻力毛细作用力夹带。我们表征不同的夹带制度的撤回速度增加：从一个纯的液体膜，到一个液体膜含有颗粒簇，并最终个别颗粒。这种毛细管过滤是防止从污染浴中取出的底物污染的有效屏障，并发现了防止生物污染的应用。
2020-11-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Similarity between the primary and secondary air-assisted liquid jet breakup mechanism
我们报告了一个超快同步辐射x射线相衬成像研究的主要破碎机制的同轴空气辅助水射流。我们证明了初次破裂和二次破裂在现象学上存在很大的相似性。特别是，膜介导的破碎机制占主导地位的破碎过程中的一个广泛的空气速度。这一发现揭示了这两种破碎机制之间的内在联系，对建立高速液体射流破碎机理的统一理论具有重要意义。
2007-05-31 physics.flu-dyn
Liquid Sheet Breakup in Gas-Centered Swirl Coaxial Atomizers
本研究针对气心旋流同轴雾化器的旋流液膜破碎问题，通过冷流实验探究中心气体射流的作用，揭示了不同惯性液膜随空气射流雷诺数变化的破碎规律及卷吸诱发破碎的机制。
2024-05-14 physics.flu-dyn
Thin Film Formation During Splashing of Viscous Liquids
在撞击到光滑干燥的表面上之后，一滴粘性液体最初以厚薄片的形式扩散。如果液滴飞溅，它首先发出一个薄的流体片，最终可以分裂成液滴，导致飞溅。周围的气体对形成这种薄片至关重要。纸张弹出时间$t_{ejt}$取决于冲击速度、液体粘度、气体压力和分子量。中心气泡在压力甚至低于该片材形成所需的压力下被捕获在液滴下方。此外，当存在弹出的片材时，气泡被夹带在展开的薄片下方。空气夹带在独立于液滴冲击速度以及环境气体压力的薄层速度处停止。
2010-08-19 physics.flu-dyn
Air-driven dynamics of viscoplastic liquid layers
本研究通过长波模型与实验，揭示粘塑性液膜在湍流空气驱动下的局部屈服与波生成机制，导致“吹出”事件，而牛顿薄膜需足够厚才发生类似现象。
2025-10-24 physics.flu-dyn
High Fidelity Simulations of Micro-Bubble Shedding from Retracting Thin Gas Films in the Context of Liquid-Liquid Impact
微气泡由于其在海军舰艇上留下的长寿命特征而引起了人们的极大兴趣。为了在海军应用中对这些气泡进行数值模拟和预测，需要亚网格尺度模型，因为宏观几何形状和导致这些气泡形成的物理过程之间的长度和时间尺度的极端分离。然而，关于这种气泡夹带背后的机制还有很多未知之处。此外，关于它们的尺寸分布和对流动参数的依赖性的定量信息非常有限。假设撞击事件是产生微气泡的主要原因。这是由于一种被称为梅斯勒夹带的现象，这种现象是在液滴撞击问题中观察到的。即，当直径为$\mathcal{O}(1mm)$的水滴以$\mathcal{O}(1m/s)$的冲击速度冲击深水池时，数百个空气微泡被夹带到池中。已经发现这些气泡是夹在两个液体之间的非常薄的空气膜的残余物。这些膜具有极高的纵横比，并且在被刺穿后，在比外部流动时间尺度短得多的时间尺度上缩回时脱落微泡。这种时间尺度的分离，以及缺乏对收缩薄气膜的研究，促使我们在二维和三维的数值模拟研究这个基本问题。使用扩散界面方法，我们进行了两个阶段的模拟收缩薄气膜在最初的静态液体背景，以了解这个问题，并收集统计数据，可以潜在地用于亚网格尺度模型，以预测微气泡脱落薄气膜。把这样的模型和预测薄膜特性的模型结合起来.
2018-11-29 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
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
Instability of liquid jet penetrated into stream in channel
研究了液体射流冲击通道内同种流体时的穿透过程和不稳定性。进入射流中的射流被夹带的空气包裹，当射流周围的空气鞘崩溃时，射流与射流合并。在这段流体动力学视频中，我们介绍了射流中出现的不稳定性以及空气鞘层对射流动力学行为的强烈影响。
2009-10-16 physics.flu-dyn
Shapes and paths of an air bubble rising in quiescent liquids
对气泡在液体中上升的速度和路径进行了实验研究。进行了大约三百个实验，以产生一个相图在伽利略和Eotvos数平面，分离不同的制度方面的气泡行为。通过使用不同浓度的甘油水溶液作为周围的流体，并通过改变气泡的大小，获得了广泛的Galilei和Eotvos数。动力学的形状，拓扑结构的变化和轨迹的气泡。直接数值模拟进行研究的气泡动力学，这表明与实验非常吻合。据我们所知，这是第一次实验获得的相位图显示的不同行为的气泡上升在静止的介质中报告了这样一个大范围的Galilei和Eotvos数。
2018-10-20 physics.flu-dyn
Compressible Air Entrapment in High-Speed Drop Impacts on Solid Surfaces
利用高速摄影技术结合光学干涉技术，对液滴撞击固体基底过程中的空气夹带现象进行了实验研究。我们观察到在液体接触基板之前形成压缩空气膜，内部压力大大高于大气值。压缩程度高度依赖于冲击速度，如通过平衡液体减速与压缩空气的大压力所解释的。接触后，空气膜在边缘垂直膨胀，在几十微秒内降低其压力，并在周边产生厚边。这种厚边空气膜随后收缩成气泡，由表面张力、惯性和粘性阻力之间的复杂相互作用控制。对于几厘米高以上的撞击，普遍观察到这一过程。
2012-11-27 physics.flu-dyn
Air-water cavity in multi-plunging jet impacts
Université Lyon 1, LMFA, UMR5509, CNRS, École Centrale de Lyon, INSA Lyon（里昂第一大学，法国国家科学研究中心联合研究实验室5509，里昂中央理工学院，里昂国立应用科学学院）
本研究发现紧密排列的多射流冲击会形成穹顶状气水空腔，阐明其气泡产生等机制，测量不同参数下的空腔尺寸，提出其由液体卷吸形成的机制。
2026-08-14 physics.flu-dyn
Floating under a levitating liquid
当倒置放置时，已知液体表面在一定尺寸以上会不稳定。然而，垂直摇晃可以具有动态稳定效果。这些振荡还可以使气泡在低于给定深度时沉入液体中。在这里，我们利用这些效应将大量液体悬浮在空气层上方。加载的空气层充当弹簧质量振荡器，其共振地放大浴的摇动幅度。我们实现了半升液体的稳定，宽度可达20厘米。我们进一步表明，动态稳定创建一个对称的阿基米德原理上的下界面，如果重力被倒置。因此，浸没的物体可以在悬浮的液体下上下颠倒地漂浮。
2020-03-10 physics.flu-dyn
Ribbing patterns in inertial rotary drag-out
本文研究高速旋转滚筒提拉涂布中的肋状条纹，提出弯月面逆压梯度诱发的 Saffman–Taylor 型不稳定性模型，并通过实验、DNS及参数算例验证肋间距与毛细长度的标度关系。
2025-01-07 physics.flu-dyn
Effects of viscosity on liquid structures produced by in-air microfluidics
本文通过实验研究了粘性对规则液滴流与连续液体射流碰撞结果的影响。被认为是一个广泛的变化的液体粘度的下降和射流液体，保持其他材料的性能不变。为此，仅使用两种液体类型：用于液滴的甘油水溶液和用于喷射液体的不同类型的硅油。结合这些液体，粘度比λ = μ滴/μ射流在0.25和3.50之间变化。碰撞的结果被分类的形式，制度地图导致四个主要制度：在射流中的滴，破碎的滴在射流中，封装的滴，和混合fragmentation.We表明，根据滴和射流粘度，不是所有四个制度可以观察到在我们的实验探索的域。实验结果表明，射流粘度主要影响射流中液滴与被包裹液滴之间的过渡，当射流粘度较大时，液滴与被包裹液滴之间的过渡向液滴间距大的方向移动。液滴粘度保持先前的过渡不变，但修改连续射流内的液滴破碎的阈值。我们开发了一个模型，该模型量化了液滴粘度如何影响其延伸，这是在一阶固定其形状在反冲，因此，确定其稳定性对夹断。
2022-10-10 physics.flu-dyn
Controlled and impulsive compression of an entrapped air bubble during impact
波浪对结构物的撞击常常伴随着气穴的截留。大规模冲击通常具有快速发展和扰动的液-气界面，使得在冲击时捕获若干气泡。虽然很大程度上理解了峰值压力是如何通过液体与固体结构接触而产生的，但更具有挑战性的是确定隔离的气穴如何通过脉冲冲击而加压，以及该气泡内的最大冲击压力如何演变。我们研究这样一个Bagnold型脉冲压缩的气泡进行良好的控制实验，在那里我们使用一个倒置的，中空的圆锥体作为冲击。将圆锥体始终保持浸没在水浴中，使得其封闭已知且受控体积的气泡。高灵敏度传感器测量圆锥顶点的压力。使用高速成像，我们展示了进入的液体如何使封闭在这种几何形状中的气泡变形，以及如何在气泡内记录冲击峰，这可以追溯到液体射流对压力传感器的冲击。我们比较了测量的压力Bagnold模型，并讨论了占主导地位的共振气泡。从变形气泡的可视化，我们还讨论了气穴的变形，导致周围的刚性几何形状（如在LNG密封膜的波纹）的存在。
2022-06-30 physics.flu-dyn
Vortex ring formation from the interaction of a cavitation bubble with a confined air bubble: experiments and a timing criterion
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究空化气泡与受限空气气泡相互作用形成环状涡旋的机制，通过参数实验确定三种不同 regime，基于 Rayleigh-Plesset 方程和等熵空气气泡膨胀建立一维模型预测液柱冲击位置和速度，提出无量纲时间参数区分三种 regime，确定环状涡旋形成条件。
2026-05-08 physics.flu-dyn
Supersonic Air Flow due to Solid-Liquid Impact
由于冲击腔的塌陷，固体物体冲击液体产生液体射流。使用可视化实验与烟雾颗粒和多尺度模拟，我们表明，此外，高速空气射流被推出的空腔。尽管冲击速度仅为1 m/s，但当空腔直径略大于1 mm时，该空气射流已经达到\emph{supersonic}速度。空气流的结构与通过喷嘴的可压缩流的结构非常相似--关键的区别在于这里的“喷嘴”是一个随着时间迅速收缩的\emph{liquid}空腔。
2010-01-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
The effect of convection on the position of the free liquid surface under zero and terrestrial gravity
本文给出了基于纳维-斯托克斯方程解的空气-水两层系统对流的数值模拟结果，显示了热毛细对流和重力对流对方形截面空腔突然侧向加热时空气-水系统界面变形和时均位置的影响。
2022-03-05 physics.flu-dyn
Hydrodynamic causes and effects of air bubbles rising in very viscous media
详细了解气液两相流动是通过精确控制混合和反应动力学来开发高效多相反应器的必要条件。鼓泡塔是初步研究这类流动的良好装置。在目前的研究中，进行了实验，以评估液体粘度对鼓泡塔内的流动动力学的影响。以玉米油和水为连续介质，空气为分散介质。这项工作的目的是使用的数值模拟的定性验证的结果。
2013-10-11 physics.flu-dyn
Investigation of Mist and Air Film Cooling in a Two-Phase Rotating Detonation Combustor with Liquid Kerosene
Zhejiang Key Laboratory of Laser Extreme Manufacturing for Difficult-to-Machine Materials, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究比较了液态石蜡雾膜冷却与传统空气膜冷却及混合雾/空气冷却方案在旋转爆震燃烧室热保护中的性能，发现石蜡雾膜冷却在热移除和抗膜分离方面更具优势。
2026-04-15 physics.flu-dyn
Solubility enhanced surfactant-induced flow in air-liquid-air sheets
Princeton University（普林斯顿大学）；Aix Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Centrale Marseille（马赛中央理工学院）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
通过实验和渐近理论，研究了溶解度对表面活性剂诱导气流的影响，发现溶解度可显著增强流动，并提出一个单一参数描述该增强效应。
2026-09-02 cond-mat.soft 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
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
Rotation of a ice disc during the melting on a solid plate
在热处理铝板的表面释放冰盘。冰的熔化在冰盘和板之间产生润滑膜。光盘变得非常灵活。这种情况是同构的Leidenfrost效应报告的液滴蒸发在一个板的表面上的温度超过液体的沸腾温度。对于冰盘，我们观察到，当冰盘融化时，它们是旋转的。冰盘开始旋转。旋转速度随着板的温度和施加在冰盘上的载荷而增加。提出了一个模型来解释冰盘的自发旋转。我们认为，旋转是由于冰盘周围流动的液体对冰盘的粘性夹带。
2016-01-26 physics.flu-dyn
Correlation function of the velocity field of a thin suspended liquid film
在本文中，我考虑了一个薄的悬浮液膜，由不同的流体包围。这种系统的实例是被空气包围的肥皂膜和液晶膜。它们被认为是二维流体动力学的良好模型，尽管已知空气阻力会引入很强的偏差。精确求解由液层和周围流体组成的系统的流体动力学方程，以求出热激励速度波动的关联函数。的时间和空间的统计特性是一个二维的，hypotetical流体，只有时间和空间频率高于临界值，在较低的频率，他们显示显着的偏差，由于液体层与周围的流体的相互作用。
2011-03-24 physics.flu-dyn
Compressible air flow through a collapsing liquid cavity
我们提出了一个多尺度的方法来模拟液体表面上的固体物体的影响：在影响薄的液体片被抛出向上所有周围的边缘的冲击，而在其唤醒一个大的表面空腔的形式。在流体静压力的影响下，空腔立即开始塌陷，并最终在一个单一的点关闭，从该点喷射出细的针状射流。现有的数值处理液体冲击要么考虑周围的空气作为一个不可压缩的流体或忽略空气的影响。相比之下，我们的方法耦合的边界积分方法的液体与Roe计划的气体域，因此能够处理完全\emph{compressible}气体流被推出的崩溃的影响腔。考虑到空气的可压缩性是至关重要的，因为，正如我们在这项工作中所示，撞击坑崩溃如此猛烈，通过腔颈部的气流达到超音速已经在腔直径大于1毫米。我们的计算结果通过相应的实验数据进行验证。
2010-01-29 physics.comp-ph 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
Kelvin Helmholtz instability in an ultrathin air film causes drop splashing on smooth surfaces
当一个快速移动的液滴撞击在光滑的基底上时，在扩展的液膜边缘会产生飞溅。对这种普遍存在的现象缺乏基本的认识。结合实验和模型分析，说明了液膜扩张时，液膜下的气泡膜是引起飞溅的主要原因。由于该膜比空气分子的平均自由程薄，内部气流以与声速相当的异常高的速度传递动量，并产生比通常情况下的气流强10倍的应力。如此大的应力在小的长度尺度上引发开尔文-亥姆霍兹不稳定性，并有效地产生飞溅。我们的模型同意定量与实验验证，并带来了一个基本的理解，在光滑表面上的滴飞溅的普遍存在的现象。
2015-09-03 physics.flu-dyn
Drop splashing is independent of substrate wetting
具有足够动能的液滴撞击干燥固体表面将飞溅，分裂成许多次级液滴。这种现象与强制润湿有许多相似之处，包括在接触线处夹带空气。由于这些相似性和事实上，强制润湿已被证明取决于表面的润湿性能，现有的理论预测飞溅取决于润湿性能以及。然而，使用高速干涉成像，我们观察到，在高毛细数润湿性能没有影响飞溅的各种液体表面组合。此外，通过在实验无法达到的长度和时间尺度上完全求解纳维-斯托克斯方程，我们发现液滴边缘接触线处的气液界面的形状和运动与润湿性无关。我们用这些发现来评估现有的理论和比较飞溅与强迫润湿。
2018-01-24 physics.flu-dyn
Structure and dynamics of spray detonation in n-heptane droplet-vapor-air mixtures
采用欧拉-拉格朗日方法对正庚烷两相混合物的喷雾爆轰进行了数值模拟。考虑了二维结构，研究了液滴直径和液体当量比对爆轰波传播、结构和动力学的影响。结果表明，平均爆轰传播速度随液滴当量比的变化先增大后减小，液滴体积越大，平均爆轰传播速度在液滴当量比较大时达到峰值。三相点和横向爆震使液滴蒸发或从其轨迹空气动力学地排出，导致燃料蒸气和爆震后面的反应区的不均匀分布。此外，液滴在爆后区域的分散距离增加较大的液滴由于较低的蒸发。此外，小液滴通常导致较高的引爆正庚烷的分数，和燃料爆轰燃烧直接影响引爆燃料的分数的变化。对于较大的液滴，V形的液体当量比的依赖关系被视为大液滴，占主导地位的爆后爆燃的变化。结果表明，液体燃料当量比和液滴直径对喷雾爆轰结构有显著影响。还评估了喷雾爆震结构中关键位置对液体燃料性质的依赖性，例如，反应前沿和音速面。此外，随着液滴尺寸的增大，前缘激波的马赫数略有减小。当液体当量比较高时，喷雾爆震表现出明显的不稳定性，如瞬间或完全熄灭。这两种消光都是由激波后蒸发液滴的强烈吸热引起的。此外，由于多个横向冲击的压缩，观察到局部爆轰点。
2022-09-24 physics.flu-dyn
