Droplets on Inclined Plates: Local and Global Hysteresis of Pinned Capillary Surfaces
局部接触线钉扎防止液滴重新排列到最小的全局能量，并且没有钉扎的液滴模型不能预测它们的形状。我们表明，实验更好地描述了一个理论，在这里开发的，不占约束接触线运动，作为例子液滴倾斜板。我们在合适的相空间中绘制出它们的形状。对于二维液滴，最大倾斜的临界点取决于滞后范围和Bond数。在3D中，它还取决于初始宽度，突出了沉积历史的重要性。
2014-07-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling pattern formation in soft flowing crystals
我们提出了一个中尺度表示碰撞液滴之间的近接触的相互作用，允许达到完整的微流体装置，在这种液滴产生的规模。该方法被证明为碰撞液滴的情况下，并在流动聚焦微流体装置中形成软流动晶体。该模型可能会打开的微流控装置的多尺度模拟的可能性，用于生产新的液滴/气泡为基础的介观多孔材料。
2020-06-22 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Measuring arrangement and size distributions of flowing droplets in microchannels through deep learning
本研究利用深度学习液滴追踪工具分析微通道中高浓度乳液液滴的形变与排列，发现存在使形变最小且类晶体排列最大的最佳开口角度，且注入速率影响乳液尺寸和堆积分数，为微芯片设计提供指导。
2024-02-13 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
Dynamics of a film flowing down a granular chain
本研究通过实验和数值模拟，引入Bead Ratio参数，揭示了带环面珠的纤维形态对液膜演化的影响机制，发现其临界值会触发液滴合并等主导波发展。
2023-10-19 physics.flu-dyn
Thermocapillary migration of a self-rewetting droplet on an inclined surface: A phase-field simulation
本文用相场格子玻尔兹曼方法模拟自润湿液滴在倾斜表面的热毛细迁移，发现马兰戈尼数增大加速迁移并导致变形，亲水表面向高表面能区迁移，疏水表面相反，且高黏度比下液滴内出现双涡旋。
2024-07-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Do liquid drops roll or slide on inclined surfaces?
本文采用扩散界面模型，考虑任意平衡接触角，研究了重力作用下二维液滴在倾斜表面上的运动。通过将液滴内部的速度梯度分解为剪切流和残余流来分析运动学。这种分解有助于区分液滴的滑动运动和滚动运动。我们的详细研究证实了直觉，在滚动运动占主导地位的液滴形状接近一个圆圈，液滴和周围流体之间的粘度对比变大。作为运动学的结果，一般液滴形状中的旋转量遵循以几何形状为特征的通用曲线，并且与邦德数、表面倾斜度和平衡接触角无关，但由滑移长度和粘度对比度确定。我们的研究结果打开了一个合理的设计液滴表面性能的方式，无论是当滚动运动是可取的（如在自清洁疏水液滴），或当它必须被阻止（如在杀虫剂喷洒在树叶上）。
2014-05-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet impact of emulsions on inclined microstructured surfaces
Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学工程学院）；Instituto de Investigaciones en Materiales, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学材料研究所）
本文实验研究了20%体积分数的硅油-水乳液液滴在倾斜微结构化表面的撞击行为，识别出五种撞击模式，揭示了乳液撞击与水的差异及局部相分布对撞击的影响，为相关应用提供了新见解。
2026-09-01 physics.flu-dyn
Deformation and breakup dynamics of droplets within a tapered channel
在本文中，我们数值研究了乳状液滴在具有窄收缩的锥形微通道中流动的破碎动力学。多组分流体与近接触相互作用的介观尺度方法捕获的收缩内相互作用的液滴的变形和破碎动力学，与实验证据一致。此外，它允许详细调查发生在破碎阶段的流体动力学现象。最后，引入并分析了一个合适的变形参数来表征系统的变形状态，通过检测在狭窄通道中流动的相互作用的液滴对。
2021-08-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Tunneling of Micro-sized Droplets Through a Flowing Soap Film
当微米级水滴以$v_{i}$的速度撞击自由悬浮的肥皂膜时，存在一个临界撞击穿透速度$v_{C}$。对于具有$v_{i}<v_{C}$的液滴，其在冲击后与皂膜一起流动，而具有$v_{i}>v_{C}$的液滴，其隧穿。在所有情况下，尽管液滴半径（$R_{0}=26\,μm$）远大于膜厚度（$0<h\lesssim10\,μm$），膜仍保持完整。临界速度$v_{C}$被测量为$h$的函数，有趣的是，$v_{C}$在极限$h\rightarrow0$中接近渐近值$v_{C0}\simeq520\,$ cm/s。这表明，除了惯性效应之外，穿透还需要膜的变形或拉伸能量。定量地，我们发现，这种变形能对应于创建$\sim14$倍的液滴的横截面积（$14πR_{0}^{2}$）或临界韦伯数${\rm We_{C} } (\equiv2R_{0}ρ_{w}v_{C0}^{2}/σ)\simeq44$，其中$ρ_{w}$和$σ$分别是水的密度和表面张力。主要结果：研究了液滴与皂膜的相互作用。当冲击速度大于临界速度时，液滴穿透肥皂膜而不破膜，并利用考虑膜拉伸的机械碰撞模型对实验结果进行了合理化解释。
2018-08-30 cond-mat.soft 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
Droplet impact on asymmetric hydrophobic microstructures
单向排斥液滴的纹理疏水表面在自然界中发现，例如蝴蝶翅膀和黑麦草叶，并且在自清洁和防冰等技术过程中也是必不可少的。然而，液滴对这种表面的影响还没有完全了解。在这里，我们研究，使用高速摄像机，液滴的影响与倾斜的微柱表面。我们观察到定向反弹，在高冲击速度与密集阵列的支柱表面。我们将这种不对称性归因于结构侧壁的润湿行为的差异，导致与倾斜相比，接触线在与倾斜相反的方向上的收缩较慢。实验观察的补充与数值模拟，以阐明详细的运动的液滴的支柱。这些见解提高了我们对液滴对疏水微结构的影响的理解，并可能有助于设计用于控制液滴流动性的结构化表面。
2022-03-09 physics.flu-dyn
Interplay of substrate inclination and wettability on droplet impact dynamics
进行了实验研究，以阐明表面润湿性和倾斜的作用后的冲击动力学的液滴。超疏水表面的最大铺展直径和铺展时间随倾角和法向韦伯数的增加而减小。SH表面上的实验被发现是在良好的协议与现有的分析模型，合并与修改的斜冲击条件。还测量了不同倾角下的能量比和伸长率。在倾斜的SH表面上，观察到不同的特征，如二次液滴形成的停滞，接触线处的夹断减少和倾斜依赖的伸长机制。与SH表面相反，亲水表面的最大铺展因子和铺展时间分别随倾角和法向韦伯数的变化趋势相反。这是由于切向动能在较大倾角时对附着能和重力势的支配作用。最后，纳米粒子的胶体溶液被用来阐明滑动和分离压力SH和亲水性表面，分别。总体而言，文章提供了一个全面的图片后冲击动力学的倾斜表面上的液滴，包括一个广泛的范围内的控制参数，如雷诺数，韦伯数，倾斜度和表面润湿性。
2019-02-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Upstream motion of oil droplets in co-axial Ouzo flow due to Marangoni forces
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；University of Twente（特文特大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
研究发现马兰戈尼力导致油滴在共轴Ouzo流中逆流运动，揭示了多组分液体中滴的运动机制。
2025-11-06 physics.flu-dyn
Droplet impact and Leidenfrost dynamics on a heated post
本研究探讨了液滴撞击加热毫米柱的流体破碎和莱顿弗罗斯特动力学。使用高速光学和红外成像，我们调查的液滴寿命，破碎和沸腾模式，以及不同的基板的冷却性能。与平坦基板相比，柱基板导致更短的液滴寿命和高20°C的莱顿弗罗斯特温度，这归因于沿着柱的高度的混合沸腾模式和额外的钉扎。对于低于莱顿弗罗斯特点的温度，在核沸腾状态下，后基板也提供了比其平坦对应物更大的最大温度下降。增强的冷却能力可以归因于更好的液滴钉扎和扩大的液滴-基板接触面积。在倾斜表面上的冲击中，立柱的卓越冷却性能变得尤为明显，立柱成功地防止了液滴的滚动和反弹，使最大局部温度下降增加了51%至180%。有趣的是，在略高于莱顿弗罗斯特点的温度和韦伯数的一个相对较窄的范围内，后基板上的液滴反弹，而不是打破了由于惯性，毛细管和气泡（薄膜）动力学的复杂的相互作用。总的来说，研究结果表明，一个大尺度结构增加莱顿弗罗斯特温度，并提高液滴破碎和界面传热效率在非等温液滴的影响。
2022-10-09 physics.flu-dyn
Mesoscale modeling of near-contact interactions for complex flowing interfaces
我们提出了一个多组分流动的中尺度动力学模型，增加了一个短期的强迫项，旨在描述在流体界面水平操作的表面张力和近接触的相互作用的综合效果。这种介观尺度的方法被证明是i）准确地捕捉弹跳碰撞液滴的复杂动力学的主要控制参数的不同值，ii）定量预测微通道中的致密乳液的有效粘度和iii）模拟在微流体聚焦器中形成所谓的软流动晶体。
2020-06-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Streamwise Dissolution Patterns Created by a Flowing Water Film
降雨对岩石的溶解通常会产生顺流平行的河道，但这些自然模式的发生仍有待了解。在这里，我们报告的出现在实验室中的一个最初平坦的可溶性材料，倾斜和薄的径流水流量的表面上的流向溶解模式。几乎平行的槽约1毫米宽，并沿主斜坡方向自发形成。它们的宽度和深度随着时间的推移不断增加，直到它们的波峰出现并使水流形成通道。我们的观察可能构成了在该领域观察到的模式的早期阶段。
2020-11-07 physics.flu-dyn physics.geo-ph
A Discrete Droplet Method for Modelling Thin Film Flows
本文提出了一个新的模型来模拟流过曲面的流体薄膜的形成、演化和破裂。被称为离散液滴方法（DDM），该模型捕捉薄流体膜的演变，通过跟踪单个移动的流体液滴。在现有的薄膜模型，解决了偏微分方程，以确定膜的高度，在这里，我们计算的膜高度的数值积分的基础上的液滴的聚集。这种方法在使用液滴方面的新颖性使其适合于模拟流体膜的形成，并对部分润湿表面上的薄膜流动进行建模。DDM是一种拉格朗日方法，每个液滴上的力平衡控制运动，导数近似使用平滑粒子流体动力学（SPH）的方法。通过与解析解、薄膜流浅水方程的结果以及全三维解析Navier Stokes模型的结果进行比较，验证了该模型的有效性。我们还提出了使用的DDM的工业测试案例。结果表明，该模型对含薄膜流动的模拟是有效的。
2022-05-11 physics.flu-dyn
A model for the onset of oscillations near the stopping angle in an inclined granular flow
我们提出了一个解释中看到的密集，倾斜流动的非弹性，摩擦球的数值模拟振荡的发病。它是基于无序和有序碰撞状态之间的相变，这种相变可能被力链的形成所中断。有序态和无序态之间的低频振荡发生在弱颠簸的基底上;在强颠簸的基底上的高频振荡涉及延伸到基底并中断相变的粒子链的形成。状态方程的不稳定部分引起的振荡的预测频率和振幅与模拟中看到的相似，并且它们以相同的方式取决于接触刚度。这种振动可能是流沙产生的声音的来源。
2013-12-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling the excess velocity of low-viscous Taylor droplets in square microchannels
微观多相流由于其能够将过程转移到新的操作窗口并实现显著的过程强化而获得了广泛的兴趣。然而，泰勒液滴的流体动力学行为尚未完全理解。在这项工作中，我们介绍了一个模型来确定泰勒液滴在方形微通道中的过剩速度。液滴与流体的总表观速度之间的速度差对液滴停留时间有直接影响，并且与压降有关。由于液滴不占据整个通道截面，这使得连续相能够通过拐角绕过液滴。连续性方程的考虑一般将超流速度与平均流速联系起来。我们的旁路流量的量化的基础上的液滴帽变形从其静态形状的相关性。帽变形揭示了施加在界面上的流动液体的力，并允许估计旁路流的局部驱动压力梯度。表征参数确定为旁路长度，壁膜厚度，两相之间的粘度比和Ca数。所提出的模型是适应一个随机的，超启发式优化方法的基础上高速摄像机测量。此外，我们的模型成功地验证了已发表的经验数据。
2019-05-07 physics.flu-dyn
Shear Instabilities in Granular Flows down on Inclined Plane
最近的实验[1]报道了两股颗粒流界面处的不稳定性，即在分离板下游的斜面上流动的两股相同颗粒流的界面处会形成破碎波。本文应用流体动力学不稳定性理论分析颗粒物质的剪切流动。结果表明，双流颗粒流的剪切不稳定性实际上来自于横向和流向能量梯度的竞争以及两股流的相互作用。我们认为，在流向的流动能量损失有一个稳定的效果，而由颗粒表面摩擦形成的摩擦力的横向分量作为不稳定性的来源。导出了描述稳定流和波动流之间过渡的方程。与实验数据得到了很好的定性一致。
2005-05-03 physics.class-ph physics.flu-dyn
Droplet Formation via Solvent Shifting in a Microfluidic Device
溶剂转移是将非溶剂添加到溶剂/溶质混合物中并萃取溶剂的过程。溶剂和非溶剂是可混溶的。由于溶液过饱和，一部分溶质转变成液滴。本文基于这一过程，研究了微流控装置中液滴的形成及其径向运动，其中射流被注入并流液流中。由于层流，微流体设置使得能够研究径向方向上的扩散传质并获得明确定义的浓度分布。这些分布图与三元相图（TPD）一起给出了关于液滴形成条件以及它们在通道中的径向迁移的条件的详细信息。三元体系由乙醇（溶剂）、去离子水（非溶剂）和二乙烯基苯（溶质）组成。我们采用解析/数值解的扩散方程，以获得浓度分布的组件。我们表明，在所研究的系统中，液滴形成在区域的相图之间的双节线和旋节线，即通过热激活过程。液滴通过溶质Marangoni效应被驱动到通道中心线，但不能显著地渗透到单相区域中，在单相区域中液滴迅速溶解。因此，双节点表面的径向运动将液滴携带到中心线，在中心线处液滴被收集。
2014-09-29 physics.flu-dyn
Gas Dynamic Virtual Nozzle for Generation of Microscopic Droplet Streams
如Ganan-Calvo及其同事所示，自由液体射流可以通过由同向流动的气体施加的气体动力在瞬间被压缩，从而避免了对固体喷嘴的需要以形成微观液体射流，从而减轻了困扰常规小直径液滴源的堵塞问题。本文描述了一种新形式的液滴光束源的基础上，这一原则。该源是微型的，坚固的，可靠的，易于制造，并且非常适合于将微观液滴（包括水合生物样品）输送到真空中，以使用真空仪器进行分析。通过用压电致动器触发装置来产生单分散、单列液滴流。该装置基本上不会堵塞。
2008-03-28 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Droplet coalescence on a sloped fibre
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Northwestern University（西北大学）
本文研究倾斜纤维上液滴聚并的早期与晚期动力学，提出润滑模型和加权残差模型，解释并预测了聚并诱导的定向迁移现象。
2026-09-30 physics.flu-dyn
Modeling film flows down a fibre influenced by nozzle geometry
该研究针对喷嘴几何形状影响沿垂直纤维下落薄膜流动的问题，采用加权残差法建立考虑多物理效应的耦合方程组，可描述近喷嘴结构与下游液珠动力学，且预测结果与实验数据吻合良好。
2020-07-19 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
Lattice Boltzmann simulations for soft flowing matter
本文综述了格子玻尔兹曼方法中用于处理近接触超分子相互作用的粗粒化模型，并展示了其在软流动晶体、稠密乳液、层级乳液、软颗粒流及活性液滴迁移等软流动物质问题中的应用。
2024-11-22 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
The wake of a transversely oscillating circular cylinder in a flowing soap film at low Reynolds number
在$Re =235 \pm 14$实验台上，采用倾斜的重力驱动肥皂膜通道研究了横向振荡圆柱后形成的尾流场。静止圆柱体涡脱落的固有频率$f_{\text{St}}$用于识别感兴趣的振荡频率。圆柱体运动的（无量纲）频率$f^*=f/{f_{\text{St}}}$和振幅$A^*=A/D$在基本同步区域的大部分上变化（即，对于$f^* \approx 1$），并在${(f^*, A^*)}$空间中构造尾流模式的“地图”。在此参数空间的大范围内，观察到圆柱体运动频率与所得涡流尾流主频率之间的锁定，主要表现为同步的“2S”和“2 P”尾流模式。在参数空间的较小区域也发现了同步的“P+ S”、“2 T”和“过渡”尾流。当振荡频率与$f_{\text_{St}}$相差很大时，观察到非同步的“聚结”和“扰动von~ \karman”尾流。在这项研究中发现的尾流模式和涡流形成过程，特别是对于2 P模式的尾流，是更相似的观察到的\cite{Williamson1988}在三维实验比那些发现的\cite{Leontini2006}在二维模拟，尽管从肥皂膜，防止三维效果的物理约束。
2021-12-11 physics.flu-dyn
Droplet in micro-channels: A numerical approach using an adaptive two phase flow solver
本文提出了一种研究气泡在受限微通道中流动的数值方法。使用开源两相流求解器（Gerris，gfs.sourceforge.net），我们计算由气泡运动、拉普拉斯压力变化和通道壁附近的润滑膜之间的相互作用引起的气泡动力学（即形状和终极速度）的解。定量和定性的结果，并对小毛细管数的理论和实验数据进行比较。我们讨论了显式积分方法对小毛细管数计算的技术问题，以及增加范德华力的可能性，以更精确地描述基于液滴的微流体问题。
2015-07-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of thin liquid films on vertical cylindrical fibers
最近，在不同喷嘴直径的情况下，薄膜沿着垂直纤维流下的实验提出了丰富的新动力学，说明了对更先进理论的需求。我们提出了一个详细的分析，使用一个完整的润滑模型，包括滑移边界条件，非线性曲率项，和一个膜稳定项。这项研究带来的重点是一个稳定的液体层的存在下发挥了重要作用，在整个动态。我们提出了这些物理效应的组合来解释在实验中观察到的速度和稳定性的旅行液滴和他们的过渡到孤立的液滴。这也支持稳定性分析的行波解决方案的模型。
2018-12-31 physics.flu-dyn
Rarefied gas flow past a liquid droplet: interplay between internal and external flows
本文解析研究缓慢稀薄气体绕球形微纳液滴的流动，耦合液滴内部运动与气体动力学效应，揭示其对阻力、温压分布及整体动力学的影响。
2024-01-26 physics.flu-dyn
Buoyancy-driven exchange flows in inclined ducts
本文通过层化倾斜管道实验系统研究浮力驱动交换流，揭示流态、质量通量和界面厚度对五个无量纲参数的复杂标度律，并提出三类候选模型解释观测结果。
2019-07-08 physics.flu-dyn
Aerodynamic bag breakup of a polymeric droplet
本文实验研究聚合物液滴在袋式破碎 regime 下的空气动力破碎，揭示弹性对后期碎裂的抑制作用，并提出阶段划分与碎裂判据。
2023-09-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Instability and dripping of electrified liquid films flowing down inverted substrates
我们考虑一个完美的介电，粘性，薄液膜，润湿一个平面基板倾斜在一个非零角度的水平重力驱动的流动。薄膜的动力学受到平行于衬底表面设置的电场的影响-这种非局部物理机制对界面动力学具有线性稳定作用。我们特别感兴趣的是从基板的下侧悬挂的流体膜，这些膜可能会滴取决于物理参数，我们调查是否足够强的电场可以抑制这种非线性现象。对于非带电流，Brun等人（Phys. Fluids 27，084107，2015）观察到线性绝对不稳定性和滴落的阈值相当接近。在本研究中，我们将一个电场和分析的绝对/对流不稳定性的层次结构的降阶模型来预测参数空间中的滴水限制。降阶模型的空间稳定性结果进行了验证，通过直接数值模拟（DNS）的纳维-斯托克斯方程耦合到适当的电气方程的脉冲响应分析。在线性理论结果的指导下，我们在具有流入/流出条件的扩展域上执行DNS（模仿实验设置），以研究非带电和带电液体膜的滴落极限。对于后者，我们发现，绝对不稳定阈值提供了一个数量级的估计所需的电场强度抑制滴，因此，线性理论可以用来确定的可行性，滴抑制给定的一组几何，流体和电气参数。
2019-08-29 physics.flu-dyn
Modelling of Counter-Current Gas-Liquid Annular Flow in a Vertical Annulus
本研究针对垂直环空内气液逆流环状流的压力梯度预测需求，提出一种考虑液膜行为、液滴夹带与界面剪切的通用机理模型，揭示了气速升高导致压力梯度上升的作用机制。
2025-06-12 physics.flu-dyn
Viscoelastic Suppression of Gravity-Driven Counterflow Instability
试图通过插入致密钻井“泥浆”，即，如果重力驱动的逆流中的开尔文-亥姆霍兹不稳定性产生湍流，将较致密的流体破碎成小液滴，那么从上面的致密矿物浆料将失败。在这里，我们估计液滴尺寸为快速流动的亚毫米，并建议添加剪切增稠聚合物来抑制湍流。实验室实验表明，在相关的高速度下，从液滴形成到完全湍流抑制的进展，说明了通过在重力驱动的逆流流动中使用剪切增稠液体可获得的丰富的新物理。
2010-12-14 physics.flu-dyn physics.soc-ph
Leidenfrost drop impact on inclined superheated substrates
在实际应用中，液滴总是以各种倾角撞击固体壁面。对于Leidenfrost液滴的倾斜冲击，其在其底部表面下具有蒸汽层以防止其与过热基底直接接触，液滴可以几乎无摩擦地沿着基底滑动，伴随着扩展和缩回。为了单独研究这些过程，我们实验观察了乙醇液滴的过热倾斜基板的影响，使用高速成像从两个不同的角度同步。我们首先研究动态莱顿弗罗斯特温度，这主要取决于正常的韦伯数${We}_\perp $。然后将衬底温度设置为足够高以研究莱顿弗罗斯特滴行为。在铺展过程中，液滴始终保持均匀。并且最大扩频因子$D_m/D_0$遵循与大的正常韦伯数${We}_\perp $的幂律依赖性，对于$We_\perp \geq 30$为$D_m/D_0 = \sqrt{We_\perp /12+2}$。在收缩过程中，由于重力作用，具有低冲击速度的液滴变得不均匀。对于滑动过程，所有研究的液滴的停留时间几乎是一个常数，这是不受倾角和$We$数。无摩擦蒸汽层导致无量纲滑动距离$L/D_0$遵循幂律依赖于平行韦伯数$We_\parallel$为$L/D_0 \propto We_\parallel^{1/2}$。在不直接接触基底的情况下，液滴的行为可以分别由${We}_\perp $和$We_\parallel$确定。当撞击速度太高时，液滴破碎成许多微小的液滴，这就是所谓的飞溅现象。在当前参数范围内，临界飞溅标准为$We_\perp…
2020-08-26 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
Flow and clogging of capillary droplets
Yale University（耶鲁大学）；Emory University（埃默里大学）；The City College of New York（纽约市立学院）
该研究提出经实验验证的毛细管可变形粒子模型，模拟毛细管液滴在狭窄通道与障碍物阵列中的流动堵塞，揭示速度非单调分布、液滴包裹障碍物及堵塞概率随表面张力非单调变化的规律，为复杂受限结构中液滴流动的预测研究提供支撑。
2024-10-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann Simulations of Droplet formation in confined Channels with Thermocapillary flows
基于“Shan-Chen”模型的介观格子Boltzmann模拟，研究了热毛细效应对微流控T型接头中流体线破裂特性的影响.在T型接头中，分散相垂直注入含有连续相的主通道，连续相通过横向流动诱导液滴周期性破裂.温度效应的研究是通过打开/关闭沿主通道方向的正/负温度梯度，从而促进不同的线程动态与预期/延迟断裂。数值模拟进行在改变连续相和分散相的流速，以及粘性力，表面张力力和热毛细应力的相对重要性。参数的范围是足够宽的热毛细作用的影响，在封闭的T型接头，包括所谓的“挤压”和“滴水”制度，以前在文献中确定的不同机制的突破。提出了一些简单的缩放参数，以合理化所观察到的行为，并提供定量的指导方针，如何预测破碎后的液滴大小。
2016-11-14 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Collision of elastic drop with thin cylinder
研究了水和弹性液滴与圆柱（螺纹）的碰撞问题。液滴飞行轨迹与圆柱轴线相互垂直。注意力集中在水滴和弹性流体的水滴之间的碰撞的差异。在实验中，液滴直径为3 mm，水平不锈钢圆柱体的直径为0.4和0.8 mm。液滴是通过将液体缓慢泵送通过外径为0.8 mm的垂直不锈钢毛细管形成的，液滴在重力作用下从毛细管中周期性地脱离。碰撞前的液滴速度由毛细管切口和目标（圆柱体）之间的距离定义;在实验中，该距离约为5、10和20 mm。撞击前的液滴速度估计在0.2-0.5 m/s的范围内。碰撞过程通过帧速率为240和960 Hz的高速视频记录方法进行监测。测试液体是水和分子量为1100万且浓度为100和1000 ppm的聚丙烯酰胺（PAM-100和PAM-1 k）的水溶液。实验表明，根据液滴冲击高度和聚合物浓度，液滴与薄圆柱体碰撞的不同情况是可能的：液滴从障碍物的短期反冲，液滴在保持液滴连续性的同时围绕圆柱形障碍物流动，液滴分裂成两个次级液滴，其中一个可以继续飞行，另一个被圆柱体捕获，或者两个次级液滴继续飞行，液滴也可以被圆筒捕获，直到下一个液滴的冲击迫使积聚的液滴从圆筒分离。数值模拟令人满意地再现了实验中观察到的现象。
2021-06-09 physics.flu-dyn
Dynamics of thin film flows on a vertical fibre with vapor absorption
本文研究吸水硅油在垂直纤维上吸收水蒸气时的薄膜流动动力学，提出单侧薄膜型非线性偏微分方程耦合模型，并通过稳定性分析与数值模拟揭示了吸收引发的界面不稳定性、波纹形成及液滴合并的参数条件。
2025-05-28 physics.flu-dyn
Gradient flow formulation and second order numerical method for motion by mean curvature and contact line dynamics on rough surface
本文研究了无惯性和粘性应力作用下，液滴在倾斜粗糙表面上运动的动力学特性。在这种情况下，液滴的动力学是润湿域和毛细管表面方面的纯几何运动。使用一个单一的图形表示，我们解释这个几何运动作为一个梯度流的希尔伯特流形。我们提出了无条件稳定的一阶/二阶数值格式来模拟这种几何运动的液滴，这是使用运动的中曲率加上移动接触线。该计划是基于（i）明确的移动边界，解耦的动态更新的接触线和毛细管表面，（ii）移动网格上的半拉格朗日方法和（iii）预估校正法与非线性椭圆求解器高达二阶精度。对于空间变量连续的拟静态动力学问题，我们证明了一、二阶数值格式的稳定性和收敛性。为了证明所提出的计划的准确性和长期验证，几个具有挑战性的计算实例-包括呼吸液滴，非均匀粗糙表面上的液滴和准静态Kelvin悬垂液滴-构造和比较精确解的准静态动力学得到的去奇异微分-代数系统方程（DAE）。
2020-11-16 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Femtosecond laser-induced cavitation seeds liquid-jet breakup beyond the Rayleigh-Plateau stability limit
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
飞秒激光诱导空化可在液射流上产生可控扰动，实现超越瑞利-普拉托稳定性极限（kR>1，最高1.9）的确定性破碎，并支持高达0.2 MHz的液滴生成。
2026-10-02 physics.flu-dyn physics.optics physics.plasm-ph
The effect of grain size on erosion and entrainment in dry granular flows
地球物理流对下伏可蚀物质的夹带可以显著增加流动质量并增加最终沉积范围。流动物质和可侵蚀基质的颗粒尺寸影响卷吸机制并决定整体流动动力学。本文研究这些机制的实验研究，考虑在一个可侵蚀的床使用不同的颗粒尺寸组合的来流和基层在实验室规模的倾斜水槽的颗粒流量。动态x射线照相被用来捕捉流动-可侵蚀床界面的动态。实验发现，最大下坡速度取决于流动颗粒尺寸与床层颗粒尺寸之间的比率，比率越高，速度越快。两种技术，然后应用于估计不断变化的侵蚀深度：一个既定的临界速度的方法，和一种新的基于颗粒尺寸的方法。侵蚀率估计从这两种方法。有趣的是，这两个比率表达了不同和矛盾的结论。在基于临界流速的速率估计中，归一化的侵蚀速率随着流床粒度比的增加而增加，而基于颗粒尺寸的方法估计的侵蚀速率发现相反的趋势。我们通过考虑这两种测量方法的物理解释来合理化这种差异，并深入了解未来如何进行建模以适应这两种互补措施。本文强调了侵蚀速率如何完全取决于估计侵蚀深度的方法和测量技术的选择。
2021-08-27 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Roughness characteristics of an ice surface grown in the presence of a supercooled water film driven by gravity and wind drag
本文提出了一个理论模型来解释重力和风驱动过冷水膜流过斜面所形成的冰面粗糙度特性。从一种新的冰-水界面形态不稳定性出发，研究了供水率、平面坡度和气流速度对冰面粗糙度间距和高度的影响。提出的宏观尺度下的过冷水膜的形态不稳定性是完全不同的微观尺度下的枝晶生长的结果。结果发现，冰表面粗糙度的间距主要取决于水层的厚度，表面粗糙度的高度是非常敏感的对流换热率在水-空气界面。本模型通过水-气界面处的边界条件考虑了空气和水流之间的相互作用。这导致我们的一个重大发现，切向和正常的剪切应力扰动，由于在水-空气界面处的气流起着至关重要的作用，不仅在扰动的水-空气界面处的对流传热率，但也对高度的冰面粗糙度。这是证实了由模型预测的冰水界面扰动的放大率与实验观察到的粗糙度高度的比较。
2011-03-21 physics.flu-dyn
Reservoir computing based on solitary-like waves dynamics of film flows: a proof of concept
Charles Sturt University（查尔斯特大学）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）
该研究提出并实验验证了基于倾斜表面液膜流类孤波动力学的新型储备池计算系统，证实其可预测混沌时间序列并通过记忆容量、Mackey-Glass模型等关键基准测试，为物理储备池计算提供了新的实现路径。
2023-03-03 cs.LG cs.NE nlin.PS
Contact-angle hysteresis provides resistance to drainage of liquid-infused surfaces in turbulent flows
该研究证明无需化学相容性，润滑剂浸润表面（LIS）可通过接触角滞后产生的毛细阻力抵抗外部剪切流排液，在湍流中保留高达50%的润滑剂，并开发出经验证的分析模型用于设计无化学LIS。
2024-01-10 physics.flu-dyn
Odd-viscosity induced surfactant-laden shear-imposed viscous film over a slippery incline
本研究针对含不溶性表面活性剂的光滑斜面降膜，建立Orr-Sommerfeld边值问题并数值求解，分析odd黏度、剪切、滑移等因素对Yih模、Marangoni模及剪切模稳定性的影响规律。
2023-05-04 physics.flu-dyn
A lattice Boltzmann method for thin liquid film hydrodynamics
基于格子玻尔兹曼方法，提出了一种新的薄膜流动数值模拟方法。我们概述了该方法的基本特点，显示在预期的薄膜方程恢复的限制，并进行验证测试。数值方案适用于粘性Rayleigh-Taylor不稳定性的薄膜和蔓延的座滴向其平衡接触角配置。我们表明，Cox-Voinov定律是满意的，并正确捕获的效果，可调滑移长度的基板上。然后，我们解决的问题，液滴在斜面上滑动，发现毛细管数与邦德数成线性比例，与实验结果一致。最后，我们展示了该方法处理异质和复杂系统的能力，通过展示控制去湿的薄膜上的化学结构的基板。
2019-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Liquid flow-focused by a gas: jetting, dripping and recirculation
在同向流动的气鞘刺激下，可以产生液体锥射流模式。大多数应用处理射流破碎，导致两种液滴生成机制中的任一种：喷射和滴落。采用直接轴对称VOF数值模拟方法，研究了锥射流流型随液体流量的变化规律。正如在其他集中的流量，如电喷雾锥稳定的线程发射后观察到的，流量显示一个强大的再循环模式内的圆锥形弯月面，它被证明发挥作用的系统的稳定性，是一个前兆开始滴。在接近稳定喷射的最小液体流速时，再循环单元渗透到进料管中。通过一个简单的理论模型，可以准确地估计射流直径和细胞大小。此外，从喷射到滴的过渡进行了详细的数值分析，在一些说明性的情况下，并进行了比较，以良好的协议，与一组实验。
2008-05-14 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Equilibrium theory of bidensity particle-laden suspensions in thin-film flow down a spiral separator
本研究针对单颗粒模型无法描述多组分分离动力学的问题，建立了螺旋分离器下行薄膜流中双密度含颗粒悬浮液的平衡模型，推导了浓度与流体深度的平衡剖面，分析了关键设计参数的影响，为分离器优化提供了依据。
2024-10-31 math.AP physics.flu-dyn
The effect of mean flow speed in soap film channels
Konkuk University（建国大学）
针对皂膜通道平均流速影响实验结果但原因不明的问题，通过倾斜与垂直通道实验研究涡街几何随流速的变化，发现其与类马赫数关联，揭示雷诺相似性失效源于皂膜的二维可压缩性。
2026-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Linear quadratic regulation control for falling liquid films
本文提出基于线性二次调节的多层次控制框架，利用 Benney 方程和加权残差积分边界层模型两种降阶模型设计反馈控制，并通过直接数值模拟验证其能稳定降液膜，其中加权残差模型效果更优且适用范围更广。
2023-07-09 math.OC physics.flu-dyn
