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
Scaling crossover in thin-film drag dynamics of fluid drops in the Hele-Shaw cell
本文从实验和理论两方面研究了在两个平行平板之间的有限空间中,被另一种不混溶流体包围的液滴由于重力的下降运动,即,在海勒-肖的牢房里其结果是,我们显示了一个新的缩放制度的非线性阻力在粘性液体中,取代了著名的斯托克斯的阻力通过一个明确的崩溃的实验数据感谢的标度律。在新的制度,在液滴和细胞壁之间形成的液体薄膜中的耗散支配的动力学。这个缩放制度的交叉到另一个缩放制度,其中液滴内的耗散是占主导地位的是清楚地证明和分离这些缩放制度的相图。
2016-08-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Binary-Fluid Turbulence: Signatures of Multifractal Droplet Dynamics and Dissipation Reduction
本文采用Cahn-Hilliard-纳维-斯托克斯方程对二维二元流体混合物中统计稳定、均匀、各向同性的湍流进行了直接数值模拟。我们选择参数,例如,表面张力,这样我们就有一个少数相的液滴在多数相的湍流背景中移动。我们描述了液滴的变形,并表明它显示多重分形动力学。液滴的质心的加速度分量的概率分布函数表现出宽的非高斯尾部。我们的研究表明,当波数$k$较大时,液滴增强了能谱$E(k)$;这种增强导致耗散减少。
2016-11-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Experimental investigation of the flow rate--pressure drop relation of a viscoelastic Boger fluid in a deformable channel
本研究针对可变形通道内Boger流体的稳态流动,建立实验-理论框架量化黏弹性对流量-压降关系的影响,验证了壁面柔度与黏弹性的耦合效应,为微流控和软液压系统设计提供理论支撑。
2025-08-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A finite-element model for computing fluid flow inside a sessile evaporating droplet on a solid surface
建立了一个有限元模型,计算了环境条件下亲水性基底上固着蒸发液滴内部的流动。蒸发被假定为准定常的和流动被认为是轴对称的与钉扎接触线。在液滴内部求解柱坐标系下的纳维-斯托克斯方程。采用Galerkin加权残值法和速度-压力方程对控制方程进行离散。采用六节点三角形网格和二次型函数求解,获得了较高的精度。在轴向方向上的径向速度分布计算的有限元求解器进行了比较,与现有的分析模型,并发现在良好的协议。速度幅值和流线的等值线显示了特征流动,即在蒸发液滴内部径向向外流动。
2020-09-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet impact of Newtonian fluids and blood on simple fabrics: effect of fabric pore size and underlying substrate
当液滴以足够高的冲击速度冲击织物网时,它不仅在织物上扩散,而且还穿透其孔隙。为了确定织物的这种液体渗透对薄织物网格上的液滴铺展的影响,我们使用高速相机测量了具有和不具有底层基底的织物上的液滴铺展比。对于没有基底的织物,液滴铺展率降低,因为液体的织物渗透减少了铺展在织物顶部上的液滴体积。使用熵晶格玻尔兹曼模拟,我们发现,较低的液滴在织物上的蔓延比,无论是有没有基板,是由于增加的粘性损失内的液滴在蔓延。比较血液与其牛顿对应的液滴的影响,我们表明,在织物上的传播,就像在光滑的表面上,血液可以近似为牛顿流体。
2020-01-02 cond-mat.soft 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
Complex Dynamics of an Acoustically Levitated Fluid Droplet Captured by a Low-Order Immersed Boundary Method
提出一种结合声学微扰理论的混合浸入式边界方法,半解析求解声学散射并建模时间平均声学力,实现了驻波中声悬浮液滴动力学的高效模拟,并揭示了椭圆形液滴的流型新见解。
2024-03-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A 3D BEM algorithm for simulations of magnetic fluid droplet dynamics
本文概述了一种数值算法,可用于模拟全三维动态的磁流体液滴形状在外部磁场,通过求解边界积分方程。该算法适用于任意液滴和载液粘度比。它与已知的理论关系进行了验证。因此,它可以被用来评估各种近似经常使用的描述椭圆形液滴通过比较液滴动力学计算从他们的第一原理数值获得的结果在这里。该算法可用于任意磁场中液滴结构的研究,以及间接计算其物理性质和预测磁场阈值,高于该阈值,液滴形状可以以各种尖峰的形式发展不稳定性。
2022-03-17 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Scaling of the Splash Threshold for Low-Viscosity Fluids
当我们改变控制参数:液滴冲击速度、液滴半径、粘度、表面张力、密度和气体分子量时,确定低粘度液滴在光滑干燥表面上飞溅的起始环境气体压力。该阈值压力表明,当液滴冲击速度变化时,存在两种不同的状态。通过使用仅三个无量纲数的函数重新缩放数据,常用的雷诺数和韦伯数,以及液滴半径与气体平均自由程的比率,所有数据都被折叠成包含两个区域的单个曲线。
2014-03-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow rate-pressure drop relations for shear-thinning fluids in deformable configurations: theory and experiments
本文提出实验框架测量Newtonian与剪切稀化流体在可变形通道和管中的流量-压降关系,利用Carreau模型确定表征剪切稀化的无量纲数 $Cu$,推导考虑双向流固耦合的理论关系并确定表征管道柔度的无量纲数 $α$,理论与实验高度一致,并据此划分了四个物理区域。
2024-04-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Ultra-low effective interfacial tension between miscible molecular fluids
本文利用在稠密背景流体中旋转的液滴的变形来研究可混溶分子流体之间的有效界面张力。我们发现,足够低的界面张力,旋转液滴开发哑铃形状,两个大的头部连接一个较薄的中心体。我们表明,这种形状不仅取决于密度和粘度之间的对比度的下降和背景流体,但也对流体的分子结构,因此在他们的界面上开发的应力,由于不同的分子相互作用。我们系统地研究了哑铃形的水-甘油混合物液滴在纯甘油容器中旋转的动力学。通过开发一个模型的变形的基础上的平衡的剪切应力反对的变形,施加的法向应力的下降和有效的界面张力,我们利用的时间演变的液滴形状来测量EIT。我们的研究结果表明,水-甘油系统中的EIT比以前的实验测量报告低几个数量级,并且与[Phys. Rev. X 6,041057,2016]中提出的相场模型计算的值非常一致。
2020-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Universal aspects of droplet spreading dynamics in Newtonian and non-Newtonian Fluids
针对液滴撞击铺展规律受多属性影响的未解问题,研究通过重标度得到普适的直径-时间变化曲线,且在不同液体和基底上验证有效,与相关微分方程模型吻合。
2022-02-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-propelled motion of a fluid droplet under chemical reaction
我们研究了由于Marangoni效应和二元流体中的化学反应而导致的液滴自推进动力学,该二元流体具有影响液滴界面能的稀释的第三组分的化学产物。在界面无限薄的情况下,导出了液滴质心的迁移速度方程。我们发现,通过改变Marangoni效应的强度,液滴从静止状态到传播状态会发生分岔。
2012-03-03 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Shapes and dynamic regimes of a polar active fluid droplet under confinement
本研究探究受限条件下含收缩极性流体的活性液滴的行为,发现其形状和动态模式由收缩应力、液滴弹性与通道宽度共同调控,证实几何受限可用于控制活性液滴推进方向。
2023-05-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Segregation in desiccated sessile drops of biological fluids
它示出在这里,对流和扩散之间的并发干燥固着滴的生物流体可以产生蛋白和盐的空间再分配。这一结果解释了在生物流体的干燥液滴中观察到的图案。
2006-09-22 cond-mat.soft
Flow coupling between active and passive fluids across water-oil interfaces
被油包围的活性液滴可以自发地形成循环流动。然而,周围石油的动力学及其对活性流体的影响仍然知之甚少。为了研究主动流体和被动油之间在它们的界面上的相互作用,将驱动蛋白驱动的基于微管的主动流体液滴浸入油中并压缩成圆柱状形状。液滴的几何形状支持intradroplet循环流动,但循环被抑制时,围绕液滴的油层的厚度减少。示踪剂和网络结构分析和连续介质模型的基础上的动力学的自伸长杆的实验表明,流动过渡导致的流动耦合之间的界面的活性流体和油,与毫米级的耦合长度。此外,还开发了两种新型的毫流体装置,可以实时触发和抑制液滴内循环流动:一种是通过改变周围油层的厚度,另一种是通过局部变形液滴。这项工作突出了界面动力学在主动流体液滴系统中的作用,并表明液滴内的循环流动可以受到主动流体和油之间的界面上的毫米级流动耦合的影响。
2021-05-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Motion of small bubbles and drops in viscoelastic fluids
含有气泡或液滴的粘弹性材料在许多应用领域中遇到,并且目前是非常感兴趣的对象。这些基质中气泡和液滴的运动与牛顿流体中有很大不同。这篇评论仅限于静止流体(或小雷诺数)和小气泡和液滴的运动情况,这些气泡和液滴在运动过程中不会明显变形。它包括粘弹性系统的性质和固体颗粒在这些系统中的运动的简要说明。非常小的液滴经历布朗运动的情况与微观流变学的最新进展有关。较大的液滴和气泡的运动,由于重力在屈服应力流体进行了讨论,并与奥斯特瓦尔德熟化。对复合体系流变学性质的研究进展也作了简要的讨论。
2023-03-16 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions suppress deformation of suspension drops in Poiseuille flow
本文对低雷诺数下Poillille流夹带悬浮液滴的演化过程进行了数值研究。悬浮液滴由许多非接触颗粒的云模拟,这些颗粒最初随机分布在粘性流体的球形体积内,该粘性流体与液滴外部的主体流体相同。粒子的位置和速度的演变是由精确的多极润滑校正方法,在{ \sc hydromulipole}数值代码中实现的。液滴的变形被证明是较小的体积分数较大。在高浓度下,紧密颗粒之间的流体动力学相互作用与纯流体液滴的相应伸长相比显著降低了悬浮液液滴沿流动的伸长。由于流体动力学的相互作用,稠密悬浮液滴内的颗粒倾向于在液滴的中心部分停留很长时间;后来,小的团簇偶尔从液滴中分离出来,并通过组成非接触颗粒的准周期轨道稳定下来。这两种效应都显著减少了液滴沿流动的扩散。在大体积分数下,悬浮液滴通过破碎而不稳定,并且在低体积分数下,通过分散成单个颗粒而不稳定。
2010-04-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Instabilities, motion and deformation of active fluid droplets
我们考虑两个极小模型的主动流体液滴,表现出复杂的动力学,包括稳态运动,变形,旋转和振荡运动。首先,我们考虑一个液滴与浓度的积极收缩的物质吸附到其边界。我们分析预测活动驱动的浓度分布的不稳定性,并将它们与我们从模拟中发现的动态进行比较。其次,我们考虑一个液滴的活性极性流体的恒定浓度。在这个系统中,我们预测,运动和变形的液滴在一定的活动范围内,由于在偏振场的不稳定性。这两个系统都表现出自发转变为运动和变形,这类似于动物细胞中细胞骨架的动力学。
2016-12-17 cond-mat.soft
Inertia-Dilatancy Interplay Governs Shear-Thickening Drop Impact
University of Minnesota(明尼苏达大学);Universidad de Santiago de Chile (USACH)(智利圣地亚哥大学);Northwestern University(西北大学)
研究揭示了高浓度玉米淀粉-水混合物在冲击过程中因剪切速率变化而呈现液体到固态的转变行为,发展了统一模型描述其冲击动力学。
2026-01-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Structured flows regulate droplet dynamics in phase-separating fluids
Xiamen University(厦门大学);Jiangsu University of Science and Technology(江苏科技大学)
本文通过平流Cahn-Hilliard模型证明,结构化流动可重塑化学势景观,捕获液滴、选择尺寸并逆转熟化层级,为控制相分离流体提供非平衡途径。
2026-09-14 cond-mat.soft physics.bio-ph 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
Biaxial extensional viscous dissipation in sheets expansion formed by impact of drops of Newtonian and non-Newtonian fluids
我们研究了由简单牛顿流体或高分子水溶性聚合物链的溶液组成的自由膨胀液体片。一个薄片是由落在覆盖有一层液氮的石英板上的冲击产生的,由于反向莱顿弗罗斯特效应,液氮层抑制了剪切粘性耗散。片材径向膨胀,直到达到最大直径,随后后退。实验表明存在两种膨胀状态:毛细状态,其中最大膨胀由表面张力力控制并且不依赖于粘度,以及粘性状态,其中膨胀随着粘度的增加而减小。在粘性制度,片材膨胀聚合物样品是强烈增强相比,牛顿样品具有可比的零剪切粘度。我们发现,牛顿和非牛顿流体的数据崩溃的一个独特的主曲线,其中最大的膨胀因子绘制对相关的有效双轴拉伸Ohnesorge数,取决于流体密度,表面张力和双轴拉伸粘度。对于牛顿流体,该双轴拉伸粘度是剪切粘度的六倍。相比之下,对于非牛顿流体,确定了特征性的Weissenberg数依赖的双轴拉伸粘度,这与文献中报道的聚合物液体的双轴拉伸流动的实验和理论结果定量一致。
2020-04-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Vibrational and acoustical properties of a liquid drop in the phase-separated fluid with a highly mobile interface
当相转化的界面动力学可以用动力学增长系数来描述时,我们研究了相分离流体中液滴的振荡谱和声学性质。对于易于移动的接口,即,当增长系数变得与声阻抗的倒数相当时,在液滴的振荡频谱中以及在通过两相系统中的液滴悬浮液传播的声波的速度和吸收中发现异常行为。与已知的两种不混溶流体的情况相比,高界面流动性导致径向液滴脉动的异常软化,并且导致两相悬浮液中的声速和吸收系数的频率和温度依赖性行为。
2001-06-29 cond-mat.soft
Elasticity can affect droplet coalescence
最近的研究聚合物液滴在固体基质上的聚结报告了强烈的分歧;问题的核心是聚合物液滴的聚结是否类似于牛顿流体,并且独立于分子松弛,或者聚合物链的缠结的作用是否导致不同于牛顿流体的过渡动力学。通过这份报告,我们通过讨论合并方法对控制合并过程的主导力量的影响,即,惯性、耗散和松弛。我们的研究揭示了聚合物液滴的聚结动力学并不是普遍的,事实上,它是偶然的聚结被触发的方法。此外,我们展示了桥梁的空间特征,在不同的时刻,通过相似性分析。在修正的聚合物流体薄膜润滑方程中引入相似参数,从理论上得到了一个通用的桥形。
2022-05-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Suppressed Leidenfrost phenomenon during impact of elastic fluid droplets
本文重点介绍了非牛顿(弹性)效应的液滴的影响现象的温度大大高于沸点,特别是在或以上的莱顿弗罗斯特制度的作用。雷登弗罗斯特点(LFP)被发现减少与增加的影响韦伯数(基于速度之前的影响)为固定的聚合物(聚丙烯酰胺,PAAM)的浓度。水滴在非常低的韦伯数(~22)下碎裂,而聚合物液滴在高得多的韦伯数(~155)下抵抗碎裂。我们还改变了聚合物浓度,并观察到直到1000 ppm,LFP与水相比更高。这意味着通过使用弹性流体可以延迟效果。我们已经证明了在回缩过程中弹性效应(表现为形成持久的细丝)在改善LFP中的可能作用。然而,对于1500 ppm,LFP低于水,但在初始冲击期间具有相似的停留时间。此外,我们还研究了韦伯数和粘弹性效应对405 ℃下回弹行为的影响。我们观察到,临界韦伯数,直到液滴抵抗破碎在405 ° C与聚合物浓度增加。此外,对于一个固定的韦伯数,液滴的反弹高度和悬停时间增加到500 ppm,然后下降。类似地,对于固定的聚合物浓度,如1000和1500 ppm,回弹高度显示出增加的趋势,达到一定的韦伯数,然后下降。反弹高度的这种非单调行为归因于在悬停阶段期间观察到的反弹动能向旋转能的转移。
2020-05-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of a viscoelastic liquid filament connected to two mobile droplets
液体的细丝通常是不稳定的,并且破碎成小液滴,而聚合物溶液的细丝已知相对于这种不稳定性是相当稳定的,并且它们形成连接两个球形液滴的细丝的稳定构型。如果液滴在空间中固定,则液体从细丝区域流动到液滴区域以降低表面能并且细丝变得更薄。如果将整个液体置于另一种粘性流体中,液滴会相互靠近,细丝会变得更粗。在这里,我们研究这样的系统的动力学。我们推导出时间演化方程的半径和长度的细丝考虑到流体通量从细丝到液滴和液滴的运动。我们将证明:(a)如果液滴的中心是固定的,则细丝按照Entov和Hinch的经典预测变薄;(b)如果液滴是移动的(在粘性介质中受到Stokes阻力),则细丝的变薄被抑制,并且在某些条件下,细丝变厚。该理论解释了Yang和Xu [Phys. Fluids 20,043101(2008)]在四辊磨机装置中观察到的现象。
2020-03-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet evaporation in one-component fluids: Dynamic van der Waals theory
在$T\sim 0.9 T_c$中,研究了单组分流体中轴对称小液滴在加热壁面上部分润湿条件下的蒸发。在动态范德华理论(Phys. Rev. E { \bf 75},036304(2007))中,我们考虑了蒸发时从液体到气体的潜热传递。沿气液界面,远离基片处的温度接近平衡共存温度,而靠近基片处的温度则急剧上升到壁面温度。在等温衬底上,蒸发主要发生在接触线附近的窄界面区域的后期阶段,这是单组分流体的特征。
2008-09-18 cond-mat.soft
Explosive electrostatic instability of ferroelectric liquid droplets on ferroelectric solid surfaces
研究了铁电液滴在铁电晶体衬底热释电场作用下的静电行为。铁电液体是一种双极性液晶,其中分子偶极子的几乎完全极性有序化产生与平均分子长轴局部共线的内部宏观极化。在通过从铁电相降低温度而进入铁电相时,液晶液滴变得机电不稳定并通过流体射流的爆炸性发射而分裂。这些射流主要是界面的,在基板表面上展开,并表现出分形分支成较小的流,最终破裂,形成二次液滴。我们将这种行为理解为带电流体液滴的Rayleigh不稳定性的表现,当静电排斥超过流体的表面张力时预期。在这种情况下,电荷是由于铁电流体的体极化,该体极化通过其边缘场和固-液界面耦合耦合到下面的铁酸锂衬底的热释电极化。由于流体的喷射不会中和液滴表面,因此随着温度降低,它们可能经历多次爆炸事件。
2022-07-06 cond-mat.soft
Coalescence preference and droplet size inequality during fluid phase segregation
利用分子动力学模拟和标度参数,我们研究了液滴在相分离的非临界单组分流体中的聚结优先动力学。据观察,从其较大的父产品下降的优先距离,在聚结事件中,得到较小的大的父尺寸不等式。相对聚结位置与母体粒径比呈幂律关系,指数为$q \simeq 3.1$。$q$的该值与文献中早期报告的$2.02$和$5.01$形成强烈对比。考虑到潜在的聚结机制解释的相异。
2019-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optical Control Of Mass Ejection From Ferroelectric Liquid Droplets: A Possible Tool For The Actuation Of Complex Fluids
该研究实现了对铌酸锂基板上铁电液晶液滴机电不稳定性的光学控制,通过聚焦光束精准调控射流喷射区域并引导射流移动,为复杂软流体的驱动与操控提供了新工具。
2023-11-28 cond-mat.soft
Fluidisation of yield stress fluids under vibration
受巧克力工业加工的启发,我们实验研究了屈服应力流体的固着液滴在垂直正弦振荡下在相同流体的预先存在的层上的流化。我们比较了熔融巧克力和Carbopol的行为,它们都是剪切稀化的,具有相似的屈服应力,但表现出非常不同的弹性特性。我们发现,这些材料传播时,强制加速度超过阈值,这是由初始沉积过程中确定的。然而,它们表现出非常不同的铺展行为:巧克力表现出缓慢的长期铺展,而Carbopol液滴通过铺展到具有扩大足迹的新平衡形状来迅速放松其应力。这种扩散对强迫的历史不敏感。此外,卡波普滴执行大振幅振荡与强迫频率,高于和低于阈值。我们调查这些粘弹性振荡,并提供证据的复杂的非线性粘弹性行为的扩展阈值附近。事实上,对于大于扩展阈值的强制加速度,我们的液滴自动调整其形状以保持在屈服应力。我们讨论了如何我们的振动滴实验提供了一个新的和强大的方法来探测弹粘塑性流体的屈服转变。
2021-01-28 cond-mat.soft
Spinning drop dynamics in miscible and immiscible environments
我们报告了旋转速度跃升后,可混溶和不混溶背景流体中旋转液滴的延伸动力学。观察到两种截然不同的行为。液滴在不混溶环境中以指数方式松弛到其平衡形状,松弛时间不依赖于离心力。我们发现一个很好的定量协议与预测的准球形滴石和布什(Q。54,551(1996)),而文献中提出的其他模型未能捕获我们的数据。相比之下,浸没在可混溶的背景流体中的液滴不会松弛成稳定形状:它们无限伸长,其长度遵循幂律$l(t)\sim t^{\frac{2}{5}}$,与Lister和Stone(J.Fluid Mech.317,275(1996))对非粘性液滴预测的动力学非常一致。我们的研究结果强烈表明,低的组成梯度在可混溶的流体不会引起一个有效的界面张力可测量的旋转滴张力法。
2019-07-05 cond-mat.soft
Drop tower setup for dynamic light scattering in dense gas-fluidized granular media
稠密颗粒介质中的动力学研究具有挑战性。在这里,我们提出了一个装置,有利于气体流化的致密颗粒介质在微重力。的动力学的特点是使用扩散波光谱。我们证明,搅拌颗粒介质达到一个稳定的状态在下降塔飞行的几分之一秒。在微重力条件下得到的强度自相关函数显示出对样品体积分数和驱动强度的显著依赖性。在低体积分数和强驱动的相关合并的平台,而相关衰减非常缓慢,但在高包装分数连续。该装置允许独立设置样品体积分数和驱动强度,从而扩展了地面上致密颗粒动力学研究的可能性。
2016-06-10 cond-mat.soft
Films, layers and droplets: The effect of near-wall fluid structure on spreading dynamics
我们提出了一个在非常小的尺度上的固体基板上的液滴的传播的研究。我们专注于政权的有效润湿能(结合势)和表面张力的影响显着影响稳定和扩散液滴。特别是,我们专注于强大的包装和分层效应,在液体附近的基板由于潜在的密度振荡所造成的吸引力的基板-液体相互作用的流体。我们表明,这种现象可以描述的薄膜(或长波或润滑)模型,包括振荡Derjaguin(或分离/结合)的压力,并探讨它对稳定的液滴形状和液滴的扩散动力学的影响,吸附(或前体)层和完全干燥的基板。在分子尺度上,通常使用的具有控制吸附层高度的单个优选最小值的两项结合势不足以捕获由近壁层状分子堆积引起的丰富行为。吸附层的厚度通常为亚单层,即,沿着该层的动力学由导致扩散动力学的单粒子跳跃组成,而不是标准薄膜模型中隐含的集体流体动力学运动。因此,我们修改的模型,以这样一种方式,对于较厚的膜的标准流体动力学理论是实现的,但对于非常薄的层的扩散方程恢复。
2017-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Coalescence of Low-Viscosity Fluids in Air
本文用电学方法研究了两个低粘度液滴合并的早期阶段。将一滴NaCl水溶液悬浮在空气中,在第二滴相同溶液上方生长,直到液滴接触。在这一点上,一座迅速扩大的桥梁在他们之间形成。通过测量在该聚结事件期间系统的电阻和电容,可以获得关于特征桥半径及其特征高度的时间依赖性的信息。在早期,观察到一个新的渐近制度,这是不符合以前的理论预测。在几个滴半径和接近速度的测量是一致的模型,其中两种液体合并与轻微变形的接口。
2008-09-09 cond-mat.soft
Motility of active fluid drops on surfaces
活性液晶的液滴最近已经显示出自推进的能力,这与活性细丝的取向中的拓扑缺陷有关[Sanchez { \em et al.},Nature { \bf 491},431(2013)]。在这里,我们研究的发病和不同方面的运动的三维下降的活性流体在一个平面上。我们从理论上分析了运动性如何受到各种类型和位置的缺陷的取向分布的影响,由滴的形状,并在基板上的表面摩擦。在一个薄的下降近似的范围内,我们推导出精确的表达式中的下降,是由一个给定的取向配置文件所产生的流量。该流动具有完全取决于取向轮廓的几何性质(即其弯曲和张开)的项和将取向耦合到液滴形状的项的自然分解。我们发现,不对称的张开或弯曲产生定向的整体流动,并使下降移动,达到最大速度时,张开或弯曲引起的拓扑缺陷在内部的下降。在运动液滴中,自推进的方向和速度由基底处的摩擦力控制。
2015-08-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular dynamics simulations of the evaporation of particle-laden droplets
我们使用分子动力学模拟来研究载粒子液滴在加热表面上的蒸发。液滴由包含刚性颗粒的Lennard-Jones流体组成,所述刚性颗粒是原子晶格的球形部分,并且通过原子衬底的温度来控制加热。我们观察到,足够大的(但仍然是纳米级的)颗粒负载的下降表现出接触线钉扎,测量向外的流体流场,平流颗粒的下降边缘,并发现所得到的聚集体的结构随颗粒间的相互作用而变化。此外,蒸发流体通量的轮廓测量有颗粒存在和没有颗粒存在,并且也被发现与早期的理论定性一致。简单的纳米级计算和微米级实验的兼容性表明,分子模拟可以用来预测蒸发生长过程中的聚集体结构。
2012-03-08 cond-mat.soft
Dynamics and Growth of Droplets Close to the Two-Phase Coexistence Curve in Fluids
采用分子动力学模拟对单组分Lennard-Jones体系汽液相变后的平衡态和非平衡态动力学进行了模拟。我们将总密度固定在共存曲线的汽相分支附近,使液相在汽相背景下形成液滴结构。在平衡的情况下,一个单一的液滴的运动进行了研究,在微正则和正则系综,在后者的情况下,保持流体力学的Nosé-Hoover恒温器被用来控制温度。在正则系综下,利用Nosé-Hoover恒温器研究了非平衡条件下液滴的成核、运动、碰撞和聚并动力学。观察到平均液滴体积随时间线性增长。在两次连续的碰撞之间,液滴的大小保持不变,即使所有的组成颗粒不与液滴\textminus一起移动,一些离开,其他加入。可以看出,液滴中原始颗粒的数量以指数速度衰减。从液-液转变的结果也提出了在平衡的情况下。液滴在平衡状态下的动力学行为与非平衡状态下的动力学行为不同。
2013-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Drop of Active Matter
本文从理论上研究了放置在固体表面上的含有取向细丝的液滴的流体动力学。主动应力改变定性的润湿性能的下降,导致新的传播规律和新颖的静态液滴形状。用于测试我们的预测的候选系统包括具有马达和ATP的细胞骨架提取物、细菌或脉动细胞的悬浮液或充满人工自推进胶体的流体。
2012-01-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamic van der Waals Theory of two-phase fluids in heat flow
我们提出了一个动态范德华理论。这对研究空间温度变化时的相分离是有益的。我们表明,如果热流被施加到液体悬浮在零重力的气体液滴,对流发生液滴内的温度梯度几乎消失。随着热通量的增加,液滴变得附着到被平衡的液体润湿的加热壁。在对应于被气体部分润湿的一种情况下,可以定义表观接触角。在较大热通量的情况下,液滴完全润湿加热壁面排出液体。
2005-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jetting Micron-Scale Droplets onto Chemically Heterogeneous Surfaces
我们报告的实验研究微米级的流体液滴喷射到表面图案与疏液和亲液条纹的行为。最终的液滴形状取决于相对于条带的液滴尺寸的液滴尺寸。特别是当液滴半径是相同的数量级的条纹宽度,最终的形状是由液滴的动态演变,并显示出敏感的依赖于初始液滴的位置和速度。液滴运动的动力学方程的数值解提供了一个密切的定量匹配的实验结果。这证明有助于解释数据,并允许准确预测各种表面的液滴行为。
2003-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stretching and squeezing of sessile dielectric drops by the optical radiation pressure
我们数值研究了浸入第二流体中的固着电介质液滴在连续高斯激光波的光辐射压力作用下的变形。在稳态下,毛细管效应平衡了光辐射压力,研究了液滴的拉伸和压缩。采用边界积分法求解了两种流体中的轴对称Stokes流动。在拉伸的情况下,我们发现,滴的形状从扁长到近圆锥形的增加光学辐射压力的下降,无论光束半径比和两种流体之间的折射率对比。平衡状态下的锥顶角随液滴与光束半径比的增大而减小,且受折射率对比度的影响很小。在辐射压力的阈值之上,这些“光学锥”变得不稳定,并且观察到破坏。相反,当光学挤压时,液滴从扁球形转变为凹形,导致形成稳定的“光学环面”。这些发现扩展了电流体动力学方法的液滴变形少得多的调查“光域”,并揭示了由激光波提供的开口,以积极地操纵液滴在微米级。
2009-03-10 cond-mat.soft physics.class-ph