Perpetual floating drops
根据粘性排水理论，考虑了同一液体液面上漂浮液滴的稳定性。我们已经表示了空气膜的最小厚度，将液滴从液体表面分离，并且通过Hamaker常数表示液滴的寿命，表征了使空气膜不稳定的范德华力的强度。结果表明，当液滴表面速度超过某个临界值时，水平运动或只是旋转的液滴可以具有无限的寿命。一个壮观的例子，一个长寿的旋转石蜡滴在燃烧的蜡烛。所获得的结果可以帮助使用浮动/旋转液滴原位控制液体表面。
2019-09-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Buoyancy and capillary effects on floating liquid lenses
我们研究了静止在液体表面上的液滴的平衡形状，即，一个浮动透镜。我们考虑了非润湿情况下的表面张力（负扩散因子）以及重力的影响。当重力可以忽略时，我们得到了液滴形状的解析表达式。也许令人惊讶的是，当在分析中包括重力时，我们发现对于同一组物理参数，有两种不同的平衡解。这些溶液对应于其质心高于或低于外部液体表面的水平的液滴。通过能量的考虑，我们确定具有最小能量的族，因此最有可能在自然界中找到。两种类型的解决方案之间的几何差异的详细解释。
2020-04-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Marangoni instability of a drop in a stably stratified liquid
当液体界面受到浓度或温度梯度的影响时，会出现马兰戈尼不稳定性。一般认为，对于这些不稳定性，与界面力相比，体积效应（如浮力）可以忽略不计，特别是在小尺度上。因此，稳定层结对马兰戈尼不稳定性的影响迄今被忽略。在这里，我们报告，一个不混溶的下降沉浸在一个稳定分层的乙醇-水混合物，一种新型的振荡溶质Marangoni不稳定性，一旦分层已达到临界值被触发。我们实验探索的参数空间跨越的分层强度和液滴的大小和理论上解释所观察到的交叉从悬浮反弹平衡的平流和扩散周围的下降。最后，稳定分层对马兰戈尼不稳定性的影响在受限几何形状中令人惊讶地被放大，导致更早发生。
2021-03-10 physics.flu-dyn
Towards active microfluidics: Interface turbulence in thin liquid films with floating molecular machines
被认为是与浮动的活性蛋白质机器的液体薄膜。机器内的循环机械运动，代表微观游泳者，导致分子推进力施加到空气-液体界面。我们发现，当机器的能量供应率超过阈值时，平坦的界面变得线性不稳定。由于这种不稳定性，建立了界面湍流的制度，其特征在于不规则的行波和传播的机器集群。这种非线性政权的数值研究进行。讨论了实验观测不稳定性的条件。
2008-10-09 nlin.AO nlin.PS physics.flu-dyn
Impact on floating membranes
当受到刚性物体的冲击时，漂浮在液体池上的具有可忽略的弯曲刚度的薄弹性膜变形。两个轴对称波从撞击点辐射传播。首先，一个纵波前沿--与膜的平面内变形有关并以恒定速度传播--将一个向外的无应力区域与一个拉伸但平坦的区域分开。然后，在拉伸域中，色散横波以取决于局部拉伸率的波速行进。我们研究这个流体体系统的动力学，我们表明，波动动力学是类似于在液体-气体界面传播的毛细波，但具有表面张力系数，这取决于冲击速度。我们强调的作用，在膜中的拉伸波动力学，但也在发展中的屈曲不稳定，引起径向皱纹。
2016-03-18 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
Wrinkling of freely floating smectic films
我们证明了在自由浮动的近晶液晶薄膜中，自发的闪烁是一种瞬态的动力学模式。这种薄膜的特点是，虽然在薄膜平面内像液体一样流动，但它们不能在垂直于该平面的方向上迅速膨胀。因此，在短时间尺度下，它们在二维中的行为就像准不可压缩膜一样。这样的膜可以响应于侧向压缩而发展出瞬时波动不稳定性或形成凸起。光学实验与自由浮动的气泡在抛物线飞行和地面实验室实验的报告。皱纹的特征波长在亚毫米范围内。我们证明了动态性质的斑图形成机制，并开发了一个基本模型的波长选择和皱纹的方向。
2019-02-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-wetting drops at liquid interfaces: From liquid marbles to Leidenfrost drops
我们考虑浮动的变形，非润湿液滴的液体界面。我们考虑了液体界面和液滴本身在浮力、密度差和系统内各种表面张力作用下的偏转。我们的研究结果提出了新的见解，一系列的现象，其中发生这样的下降，包括莱顿弗罗斯特液滴和浮动液体弹珠。特别是，我们表明，液体大理石的浮动状态是非常敏感的颗粒覆盖的接口的张力，并建议这种敏感性可能会使这样的实验这些复杂的接口的属性的一个有用的分析。
2017-08-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elasto-capillary collapse of floating structures - Non-linear response of elastic structures under capillary forces
浮在水面上的柔性环和矩形结构在表面活性剂分子的作用下容易发生挠曲。矩形框架在任何表面压力差下都会向内或向外弯曲，而圆形框架只有在超过临界屈曲载荷的情况下才会变形。然而，压缩框架也经历了二次屈曲失稳，导致了一个rhoboidal形状。在\cite{Hu}和\cite{Zell}的开创性工作之后，我们从实验和理论上描述了不同的弹性-毛细挠曲和屈曲模式作为材料参数的函数。特别是，我们展示了如何将这种原始的流体结构相互作用可用于探测表面活性剂分子在液体界面处的吸附。
2013-10-01 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
Magnetic Field Inspired Contact Angle Hysteresis Drives Floating Polyolefin Rafts
本文报道了用稳恒磁场驱替漂浮的聚合物（聚烯烃）筏。该效果是由于重力使水/蒸汽界面变形、接触角滞后和液体载体的抗磁性的相互作用。磁场（ca. 0.06 T）使水/汽界面变形，影响界面表观接触角。这种变形产生了推进力，使聚合物筏移位。记录了筏体质心的位移速度。该效应与受磁场影响的接触角滞后有关，从而能够改变表观界面接触角。提出了该过程的半定量模型
2017-12-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of a drop floating in vapor of the same fluid
被相同流体的蒸气或蒸气和空气包围的液滴的蒸发通常归因于蒸气扩散-然而，这不适用于前一种设置，因为纯流体不扩散。本文件提出了一个适用于这两种情况的补充机制。它示出的下降和蒸汽之间的差异，在他们的压力和化学势引起的流动。它的方向取决于蒸汽密度和液滴的大小。在不饱和或饱和的蒸汽中，所有的液滴都会蒸发，但在过饱和（但热力学稳定）的蒸汽中，存在一个临界半径：较小的液滴蒸发，较大的液滴作为冷凝中心并生长。所开发的模型是用来估计的蒸发时间的一滴漂浮在饱和蒸汽。结果表明，如果汽液密度比很小，蒸发通量也很小--因此，毫米大小的水滴在低于$70^{\circ}\mathrm{C}$的温度下可以存活数天。然而，如果温度与其临界值相当（但不一定接近），这些液滴会在几分钟内蒸发。反过来，对于三相点和临界点之间的所有温度，100微米大小的液滴都会在几秒钟内蒸发。
2022-03-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coalescence of Leidenfrost drops: Numerical simulations using the dynamic van der Waals theory
莱顿弗罗斯特效应描述了液滴在重力作用下漂浮在蒸汽垫上，这是由于下面的热基底引起的蒸发而在液-汽界面处产生的。实验观察到，当两个或更多个莱顿弗罗斯特液滴彼此接近时，存在可以防止聚结的短程排斥。在目前的工作中，我们调查的合并过程中，最初的动量小莱顿弗罗斯特滴。这是通过使用最近开发的动态范德瓦尔斯理论，其中的两相流体动力学与液体-蒸汽过渡耦合的液体和蒸汽的二维系统进行数值模拟。据证实，莱顿弗罗斯特下降经历了一个非常强大的短程排斥，由于在两个下降下的公共空间中的蒸汽的积累。该阻力以类似于来自单滴下的蒸气层的压力源力的方式缩放，与直觉一致，在模拟结果中看到良好的一致性。因此，存在阈值液滴尺寸，以便所施加的水平加速度克服排斥力，而预测只有非常小的液滴会经历显著的粘性效应。
2017-02-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Direct measurement of the ballistic motion of a freely floating colloid in Newtonian and viscoelastic fluids
悬浮在液体中的热胶体将从短时间的弹道运动转变为长时间的扩散运动。然而，弹道运动和扩散运动之间的转变高度依赖于特定液体的性质和结构。我们直接观察到一个自由浮动的示踪粒子的弹道运动和它的过渡到长时间制度在牛顿流体和粘弹性麦克斯韦流体。我们研究的自由粒子在牛顿流体中的运动，并表现出高度的一致性与公认的Clercx-Schram模型在稠密流体中的运动。弹道-扩散转变的函数形式的测量提供了温度、粘度和示踪剂半径的直接测量。我们同样测量粘弹性麦克斯韦流体中的运动，并发现理论渐近行为与我们测量的流体微观特性值之间存在显著差异。我们观察到一个自由移动的颗粒和降低平台模量的有效质量大大增加。
2017-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Spontaneous dynamics of two-dimensional Leidenfrost wheels
最近的实验表明，莱顿弗罗斯特液滴在平坦的热表面上被其蒸汽悬浮，可以表现出破胶的自发动力学（A。Bouillant等人，Nature Physics，14 1188-1192，2018）。出于这些观察，我们从理论上研究的平移和旋转动力学的Leidenfrost滴的基础上，一个简化的二维模型，专注于近圆形的下降相对于毛细管长度小。该模型耦合的液滴，作为一个刚性的车轮，和薄膜方程的蒸汽流，变形的汽-液界面的轮廓，从而液滴上的水动力和扭矩的运动方程。与以前的分析模型Leidenfrost下降漂浮在一个平面上，它只预测对称的解决方案，我们发现，对称Leidenfrost状态是不稳定的临界滴半径以上：$R_1$为自由滴和$R_2>R_1$为固定滴。在这两种情况下，对称性破缺表现为超临界叉状分叉，进入纯滚动和恒定角速度的稳定状态。与实验进一步定性一致的是，当破裂的固定液滴突然释放时，它最初以加速度$αg$移动，其中$α$是表征液-汽分布斜率的角度，$g$是重力加速度;此外，$α$相对于液滴半径呈现最大值，半径随着表面和液滴之间的温差而增加。
2020-08-24 physics.flu-dyn
Clustering of floaters on the free surface of a turbulent flow: an experimental study
本文对漂浮在湍流表面的毫米级球体的统计特性进行了实验研究。该流动是由电磁力在液态金属层中产生的。通过使用两个磁体阵列，我们能够创建一个高度波动的流和另一个更稳定的流。在这两种情况下，我们遵循数百个颗粒漂浮在变形的液体金属界面的运动。我们的证据聚集的漂浮物的统计研究，当地的颗粒浓度。揭示了团簇的一些动力学性质。我们执行粒子浓度和流体力学量与惯性效应之间的空间相关性;与涡旋运动，并与水平发散（对应于表面的可压缩性）。通过比较这些相关性，我们提出了所谓的表面压缩性作为我们系统中的主要聚类机制。因此，虽然漂浮物不是被动标量，并在变形表面上移动，但该方案与湍流的几乎平坦的自由表面上的被动标量报告的方案相似。
2016-07-01 physics.flu-dyn
Measuring Lateral Capillary Forces on Floating Particles using the Moses Effect
本文提出一种利用Moses效应测量漂浮球形颗粒横向毛细管力的新方法，通过磁场诱导表面曲率并结合力平衡数值求解确定颗粒稳定平衡位置。
2023-03-28 physics.flu-dyn physics.ins-det
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
On the Effect of Liquid Crystal Orientation in the Lipid Layer on Tear Film Thinning and Breakup
本研究扩展泪膜模型，引入向列液晶脂质层，数值求解非线性偏微分方程，发现分子取向显著影响蒸发和流动，为预测泪膜动力学提供新途径。
2024-04-20 physics.flu-dyn
