Mutual adaptation of a Faraday instability pattern with its flexible boundaries in floating fluid drops
流体动力学不稳定性通常是在有限的几何形状中研究的，其中所产生的时空模式受到边界条件的约束。在这里，我们研究的法拉第不稳定性域与灵活的边界。这是通过触发浮动液滴中的这种不稳定性来实现的。法拉第波的相互作用的形状的下降被观察到，波的辐射压力施加力的表面张力举行的边界。观察到两种制度。在第一个有一个coadaptation的波图案与域的形状，使一个稳定的配置达到。在第二个辐射压力占主导地位，没有达到稳定的制度。液滴拉伸并最终破裂成具有包括自发传播的复杂动力学的较小域。
2013-03-09 physics.flu-dyn
UFO: "Unidentified" Floating Object Driven by Thermocapillarity
在这个流体动力学视频中，我们展示了水和庚醇的二元液滴的热毛细致动，其中二元液滴在运动中呈现出类似UFO的形状。在经受线性温度梯度的聚对二甲苯涂覆的硅表面上，纯庚醇液滴通过Marangoni应力快速移动到冷侧，而纯水液滴由于大的接触角滞后而保持被卡住。当水滴被一层薄薄的庚醇包裹并热致动时，二元液滴呈现出类似UFO的特殊形状，即一个“身份不明”的漂浮物体，因为其机制尚未完全理解。我们的发现表明，纯液滴（例如，水溶液），这是不利于热毛细致动，可以通过封装它们与另一个明智地选择的液体（例如，庚醇）。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Triboelectrically mediated self-assembly and manipulation of drops at an interface
Princeton University（普林斯顿大学）；Yale University（耶鲁大学）
本研究揭示了油-空气界面上水滴通过静电相互作用实现的自组装机制，发现油浴深度决定液滴间距，并实现了对液滴的主动与被动操控。
2024-03-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Comparison of the potential energy for different equilibrium configurations of symmetric and asymmetric floating drops
Texas State University（德克萨斯州立大学）
本文提出一种基于牛顿法和切比雪夫谱配点法的数值方法，用于求解浮滴平衡态的自由边界问题，并探索了九维物理参数空间，展示了中心、壁面及非对称构型的势能，揭示了欧拉-拉格朗日方程解的非唯一性及能量最小化子的强非唯一性证据。
2026-05-29 cs.NA math-ph math.MP
Inverted Cheerios effect: Liquid drops attract or repel by elasto-capillarity
漂浮在液体界面上的固体颗粒表现出由表面张力介导的长程吸引力。在没有体弹性的情况下，这是主要的横向相互作用的机械来源。在这里，我们表明，一个类似的长程相互作用发生在相邻的液滴之间的固体基板上，这至关重要地依赖于毛细作用和体积弹性的组合。我们实验观察软凝胶上的液滴之间的相互作用，并提供了一个理论框架，定量预测的液滴的迁移速度。值得注意的是，我们发现，虽然在厚基板上的相互作用是纯粹的吸引力，并导致滴-滴聚结，对于相对较薄的基板的短程排斥发生，防止两滴直接接触。这种多功能的新相互作用是“Cheerios效应”的液体对固体的类似物。该效应将强烈影响液滴软聚合物膜的凝聚和粗化，并对胶体组装和机械生物学具有潜在的意义。
2016-01-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Worm-like instability of a vibrated sessile drop
研究了垂直正弦振动对沉积在固体基底上的低表面张力液滴（乙醇）的影响。在振幅和频率的精确范围内，液滴表现出具有强对称性破缺的戏剧性蠕虫状形状不稳定性，与Pucci等人（Phys. Rev. Lett.，106（2011）024503）。然而，我们的系统的几何形状要简单得多，因为它不涉及液体-液体-空气接触线的振荡和变形。我们表明，法拉第波出现在液滴的表面上控制其形状，我们绘制了系统的相图的不稳定性。一个简单的理论模型使我们能够推导出液滴的伸长和法拉第波的振幅之间的关系，与这两个量的测量结果非常一致。
2016-11-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nanodrop impact on solid surfaces
利用分子动力学模拟研究了纳米液滴对固体表面的冲击。由具有可调节挥发性的Lennard-Jones液体短链组成的平衡漂浮液滴通常被引导到原子固体表面上，在那里它们被观察到反弹、粘附、飞溅或分解，这取决于初始速度和所涉及的材料的性质。以低速撞击的液滴从非润湿表面反弹，但在润湿表面上粘附并随后缓慢扩散。更高速度的撞击产生迅速的飞溅，随后是液滴的解体，而在更高的速度下，液滴立即解体。分解可以被理解为液体的相干性的损失或作为局部温度超过液体-蒸气共存值的结果。与宏观液滴相反，液滴外部的蒸汽的存在不会以任何显著的方式影响行为。尽管如此，飞溅和反弹/粘附制度之间的过渡发生在雷诺数和韦伯数类似的大滴。
2012-08-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Behavior of self-propelled acetone droplets in a Leidenfrost state on liquid substrates
它表明，非聚结液滴的丙酮可以在液体基板上形成。记录了悬浮在水面上的丙酮液滴周围和内部的流体流动，以阐明可能导致非聚结的机制。对于足够低的冲击速度，液滴在液体基质的表面上经历阻尼振荡，但在较高的速度下发生干净的反弹。实验观察到的静态配置的浮动液滴的预测从一个理论模型为一个小的非润湿的刚性球体休息在液体基板上的比较和一个试探性的策略，用于确定下一个小液滴在液体上的蒸汽层的厚度提出。该策略基于有效表面张力的概念。液滴以可以归因于马兰戈尼效应的方式在直线轨迹中显示自推进。令人惊讶的是，自推进的水滴可以浸入未受干扰的水面之下。这种现象被认为是阻力诱导的，并可能提供一个基础，在以前的工作中改进的意见。
2017-02-10 cond-mat.soft 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
Drop impact on viscous liquid films
当液滴落在固体基底上时，它们之间的空气层延迟了液-固接触的发生。对于光滑基底上的冲击，空气膜甚至可以防止湿润，使液滴以与对超双疏性材料的冲击所观察到的动力学相同的动力学反弹。在这篇文章中，我们研究类似的弹跳现象，发生在粘性液体膜，模仿原子光滑的基板，其目标是探测其有效的排斥性。我们阐明的机制，弹跳到非弹跳（浮动）过渡使用实验，模拟，和一个极小模型，预测的主要特点下降的影响，接触时间，和恢复的恢复系数。在高粘性或非常薄膜的情况下，冲击动力学不受粘性膜的存在的影响。在此基板-独立的限制，弹跳被抑制，一旦液滴粘度超过一个临界值上的superbiphobic基板。对于较厚或较低粘性的膜，液滴和膜的性质都影响回弹动力学，并且共同抑制临界膜厚度以上的回弹。对于低粘度液滴，这种依赖于基材的制度也有限制，其中膜的性质单独决定了排斥性的限制。
2022-11-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Impact on floating thin elastic sheets: A mathematical model
我们调查的影响，一个球上浮动的弹性片材和由此产生的褶皱的形成和演变的表。在撞击之后，我们观察到一个径向传播的波，超过这个波，薄片保持近似平面，但被一系列波长随时间增长的径向皱纹装饰。我们开发了一个数学模型来描述这些现象，通过利用渐近极限，其中的弯曲刚度是小的相比，在片材中的应力。这种分析的结果表明，在一个时间$t$后的影响，横波位于一个径向距离$r\sim t^{1/2}$的冲击，在对比观察到的毛细管-惯性涟漪的石头落入池塘的经典$r\sim t^{2/3}$缩放。我们描述了这种波的形状，从最简单的情况下，一个点的冲击，但随后解决一个有限半径的球形冲击，对比这种情况下与经典的瓦格纳理论的影响。我们还表明，粗化的皱纹在平坦的部分的片材是由下面的液体的惯性控制：短波长，小振幅的皱纹形成在早期的时候，因为它们容纳的几何强加的压缩没有显着取代下面的液体。随着时间的推移，液体加速，皱纹变大变粗。我们解释这种粗化定量使用数值模拟和缩放参数，我们比较我们的预测与实验数据。
2020-01-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Building water bridges in air: Electrohydrodynamics of the Floating Water Bridge
电场和液体的相互作用会导致一些违反直觉的现象。在电流体力学中可以找到一些著名的例子，如泰勒锥，鞭打射流或非聚结液滴。一个不太出名的例子是浮桥：一条细长的水线夹在两个玻璃烧杯之间，其中施加了高电压差。令人惊讶的是，水桥无视重力，即使烧杯分开的距离高达2厘米。在演示文稿中，实验测量和简单的模型，提出和讨论的稳定性的桥梁和流动的来源，揭示了一个重要的作用，极化力的水桥的稳定性。另一方面，观察到的流动只能解释为表面存在不可忽略的自由电荷。在这个意义上，浮水桥可以被认为是一个极端的情况下，一个泄漏的介电液体（J。Melcher和G. I.泰勒，安努。Rev. Fluid Mech.，1：111，1969）。
2010-10-19 physics.flu-dyn
Modulating outcomes of oil drops bursting at a water-air interface
Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois at Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校机械与工业工程系）
本研究通过引入亲水性粘土颗粒或利用有限厚度油膜，调控油滴在水-空气界面的破裂级联过程，并建立相图与理论判据，服务于油水分离和乳化稳定性控制。
2024-10-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-excited motions of volatile drops on swellable sheets
当挥发性液滴沉积在漂浮的可溶胀片材上时，它变得不对称、叶状和可移动。我们描述和量化这种现象，涉及非平衡膨胀，蒸发和运动，共同努力，实现一个自激空间扩展振荡器。溶剂渗透导致薄膜局部膨胀并最终弯曲，改变其形状，液滴通过移动做出响应。同时，溶剂从溶胀的膜中蒸发，使其在液滴离开后恢复其形状。该过程重复并导致复杂的脉动旋转和/或滑动运动。我们使用一个一维的实验来突出的缓慢膨胀和蒸发的膜和快速运动的下降，可激发系统的一个特点。最后，我们提供了一个相图作为一个功能的液滴大小和膜厚度和缩放法的液滴的运动液滴的兴奋性。
2020-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Shape transformations in rotating ferrofluid drops
通过施加旋转磁场可以使磁性流体的漂浮液滴旋转。我们报告的理论和实验结果的过渡从一个球体的平衡形状的非轴对称的三轴椭球在一定值的外部场强。的过渡是连续的小值的磁化率和较大的滞后。在非轴对称形状中，液滴的旋转运动由液滴内部的涡流与形状的缓慢旋转组合而成。非线性磁化定律是获得理论和实验之间定量一致的关键。
2001-11-23 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.flu-dyn
Equilibrium solutions of a sessile drop partially covered by another liquid
我们研究的平衡解决方案的一个固定的下降顶部的水平基板上，当它部分地被另一种不混溶的液体覆盖，使部分的下降是在与第三种流体（通常是空气）接触。界面的形状是通过微分方程的数值积分得到的，所述微分方程是通过在三流体交界处（三相点）和两种流体-固体接触线（在基底处）以及在轴对称下的容器壁处的无流动边界条件应用Neumann和Young定律而得到的。该公式表明，该解决方案是由四个无量纲变量，代表：i）在容器中的外部液体的体积，ii）两个比例的界面张力，和iii）的接触角的液滴在基板参数化。在这个参数空间中，我们找到的解决方案，包括三个接口：一个连接基板的三相点，和两个连接这个点的对称轴和壁。我们发现，第一界面的形状强烈依赖于外部液体的高度，而接触角和两个表面张力的比例不引入质的变化。特别地，根据外部流体的有效高度的值，解决方案可以显示一个或多个颈，或者甚至根本没有颈。能量分析允许预测颈部的破裂，这可能会让位于由固着液滴和浮动透镜形成的分离系统，加上中间的最终球形液滴（取决于破裂的数量）。
2022-11-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Equilibrium shapes and floatability of static and vertically vibrated heavy liquid drops on the surface of a lighter fluid
一小滴较重的流体可以漂浮在由表面张力力支撑的较轻的流体的表面上。在平衡状态下，液滴呈径向对称形状，具有圆形三相接触线。我们从理论和实验上表明，这样一个浮动液滴具有足够小的体积有两个不同的稳定的平衡形状：一个较大的和一个较小的半径的三相接触线。接下来，我们实验研究的浮动性的粘性较低的水滴的表面上的一个更粘和密度较小的油，受到低频（Hz阶）的垂直振动。我们发现，在一定的振幅范围内，振动有助于重液滴保持漂浮。的物理机制，增加浮动性的解释由分谐波法拉第波驱动的液滴的水平伸长。三相接触线的平均长度随着液滴伸长而增加，这导致由表面张力产生的更大的平均提升力。
2021-01-26 physics.flu-dyn
Designing Leidenfrost drops
针对大型莱顿弗罗斯特液滴因气泡爆裂变得不稳定的问题，提出用设计薄亲水层覆盖的简单方法，可稳定液滴并实现多种形状设计，还确定了相关条件与蒸发速率模型，指明潜在应用。
2024-03-08 physics.app-ph physics.flu-dyn
Fractionation of polydisperse particles in a receding floating film
本文通过深度积分处理组分输运求解润滑问题，发现后退浮膜的前沿可作为色谱仪实现多分散颗粒分级，利用扩散率差异决定分级方向，为几纳米级纳米颗粒分级提供了新途径。
2026-08-25 physics.flu-dyn
Coalescence of sessile drops
我们提出了一个实验和理论描述的两个水滴在平面固体表面上的聚结动力学。被认为是部分润湿的情况下。这些水滴在充满水的氮气气氛中，通过冷凝生长，最终相互接触并合并。一个新的凸形复合液滴迅速形成，然后指数缓慢地松弛到平衡半球形帽。特征弛豫时间与最终平衡时的液滴半径R * 成比例。该弛豫时间看起来比本体毛细管弛豫时间大近10 7倍b = R * $η$ / $σ$，其中$σ$是气-液表面张力，$η$是液体剪切粘度。为了解释这个非常大的弛豫时间，我们考虑一个模型，涉及到一个Arkalius动力学因子，导致在接触线附近的液体-蒸汽相变。该模型的结果在一个大的弛豫时间的顺序t b exp（L/RT），其中L是摩尔蒸发潜热，R是气体常数和T是温度。我们模拟了近球冠的后期时间弛豫，并发现了一个指数弛豫，其典型的时间尺度与实验相当吻合。1.液滴之间的融合或聚结是许多现象中的关键过程：流体和液体混合物或聚合物中的相变，泡沫和乳液的稳定性，以及冶金中的烧结（Eggers 1998），这就是为什么聚结问题已经受到相当大的关注。到目前为止，对这一过程的大多数研究都致力于两个漂浮在介质中的球形液滴的聚结。在液滴彼此接触之前和之后的过程的动力学由液滴内部和外部的流体动力学以及当液滴彼此在介观距离内时的范德华力控制（Yiantsios \& Davis 1991）。由两个液滴聚结产生的复合液滴在一段时间内松弛成球形，…
2016-01-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary Flotation in a System of Two Immiscible Bose-Einstein Condensates
对空间非均匀的、囚禁的双组分冷原子玻色-爱因斯坦凝聚体在相分离模式下进行了数值模拟。已经首次证明，组分之间的表面张力使得可能存在较致密相的液滴漂浮在较不致密相的表面上。取决于谐波阱各向异性和其他系统参数，在极点或赤道处实现液滴的稳定平衡。液滴的漂浮有时甚至在存在附加的量子化涡旋的情况下仍然存在。
2021-09-02 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.flu-dyn
Contact angles on a soft solid: from Young's law to Neumann's law
由于固体在毛细力的作用下发生弹性变形，因此液滴在软基底上形成的接触角不遵守经典的杨氏关系。固体的有限弹性也使得接触角不同于诺依曼定律预测的接触角，诺依曼定律适用于液滴漂浮在另一种液体上时。在这里，我们推导出一个弹性毛细模型的接触角在一个软固体，通过耦合的平均场模型的分子相互作用的弹性。我们证明，消失的弹性模量的限制产生诺依曼定律或其轻微的变化，这取决于在固体表面层的力的传输。当由表面张力与弹性模量之比$γ/E$定义的长度尺度达到几个分子尺寸时，出现接触角从刚性极限（杨氏）到柔性极限（诺依曼）的变化。
2012-05-13 physics.flu-dyn
Computational modelling of gas-liquid-solid multiphase free surface flow with and without evaporation
本文提出改进的解析CFD-DEM框架和毛细力模型，以模拟有无蒸发条件下的气液固自由表面流动，并通过基准验证和液滴蒸发算例展示其准确性。
2023-07-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
