Continuous motion of an electrically actuated water droplet over a PDMS-coated surface
本研究通过实验与电场-流体全耦合仿真，揭示了开放式EWOD构型下PDMS涂层表面电驱动水滴的三阶段连续运动规律，明确了体积、电压及接触线摩擦对运动的影响。
2023-04-30 physics.flu-dyn
Dynamics of Evaporating Respiratory Droplets in the Vicinity of Vortex Dipoles
提出了一种新的数学分析呼出的呼吸液滴动力学和沉降距离附近的旋涡环境。最近的实验和理论研究表明，涡流结构可以增加呼出的呼吸液滴的沉降距离，超过最近卫生当局推荐的两米距离规则。我们提出了一个数学框架来研究的基本物理机制负责的截留和随后延迟沉降时间的蒸发液滴和固体颗粒。偶极涡旋被认为是通过微米大小的蒸发液滴云自我推进的。这种配置可用于近似室内环境，其中类似的不稳定涡流结构与呼出的呼吸液滴相互作用。我们证明了涡偶极子效应对液滴和固体颗粒沉降距离的影响，取决于蒸发速率、偶极子的涡度以及液滴的初始直径和相对于涡核的位置。我们的理论分析揭示了涡旋偶极子，液滴弛豫时间，重力和传质之间的非直观的相互作用。最大位移的最佳条件的存在建议，其中液滴夹带达到一个数量级大于涡核长度尺度。我们提出了一个基本模型，可用于评估呼出的呼吸飞沫在涡旋环境中的传播。我们的理论研究表明，呼出的呼吸道飞沫最初在休息可以翻译到显着的距离，因此意味着涡流可能会增加空气中的病原体的传播。
2022-01-11 physics.flu-dyn physics.med-ph
Bifurcations in droplet collisions
Saffman和Turner（1957）认为，湍流中液滴的碰撞率随着湍流应变率的增加而增加。但Dhanasekaran等人（2021）在稳态应变流中的数值模拟表明，Saffman-Turner模型过于简化，因为它忽略了液滴-液滴相互作用。这些结果在一个复杂的依赖性的碰撞率的应变速率和差分沉降速度。在这里，我们表明，这种依赖性是由碰撞动力学中的分叉序列来解释的。我们计算的分叉图时，应变与重力对齐，并表明它产生重要的见解碰撞动力学。首先，稳态碰撞率在极限Kn $\to0$中保持非零，这与碰撞率在该极限中趋于零的常见假设相反（Kn是空气的平均自由程的无量纲度量）。其次，非单调依赖的碰撞速率的差分沉降速度解释了掠分岔。第三，分叉分析解释了为什么所谓的“闭合轨迹”出现和消失。第四，我们的分析预测，在某些鞍点附近，应变和差异沉降的影响相互抵消，
2022-01-16 physics.flu-dyn
Interfacial viscosity-induced suppression of lateral migration of a surfactant-laden droplet in a non-isothermal Poiseuille flow
了解和调节压力驱动流中表面涂层液滴的横流运动在许多实际应用中具有重要意义。在压力驱动流中，界面粘性和Marangoni应力共同作用于表面活性剂包覆的液滴，为调节液滴的横流运动提供了更大的灵活性。尽管人们对Poietille流中表面活性剂包覆的牛顿液滴的操纵进行了大量的理论和数值研究，但实验研究很少。在这里，我们报告我们的研究了解的表面活性剂涂覆的牛顿液滴在等温和非等温Poietille流的横流运动的影响，从理论和实验的角度。建立了一个理论模型，在不考虑形状变形和流体惯性或热对流的假设下，研究了界面粘性对液滴横向迁移的影响。理论分析是在两个限制条件下进行的：（i）当表面活性剂的运输是由表面扩散和（ii）当表面活性剂的运输是由表面对流为主。我们的理论分析表明，双折射以及剪切表面粘度抑制液滴的横向迁移速度。已经进行了实验，以验证理论预测的液滴轨迹，并了解通道限制的液滴的横向迁移的影响。从实验中已经观察到，液滴在高度受限的区域中朝向流的中心线行进得更快。本研究结果可为设计和分析各种液滴微流控、生物医学和生物微流控器件提供新的前景。
2018-12-12 physics.flu-dyn
Gravity-induced collisions of uncharged cloud droplets in an electric field
本文研究外部电场中不带电云滴在重力下沉降时的碰撞，引入非连续流体动力学效应计算碰撞效率，发现电场诱导力显著增强碰撞并影响聚并动力学。
2025-03-09 physics.flu-dyn
The transition in settling velocity of surfactant-covered droplets from the Stokes to the Hadamard-Rybczynski solution
小液滴下落的精确解是Hadamard和Rybczynski的经典结果。但实验表明，小液滴的下落速度比预测的要慢，这与斯托克斯对下落的硬球的结果更接近。增加液滴尺寸，在这两个极端之间的过渡被发现。这是由于表面活性剂存在于系统中，和以前的工作导致了滞流帽模型。我们在这里提出了一种替代方法，我们称之为连续界面模型。与滞帽模型相反，我们不考虑界面处的表面活性剂对流扩散方程。在考虑法向和切向界面应力的情况下，对具有不同界面张力的下落液滴的Stokes方程进行了解析求解。这样得到的一些解，例如悬浮液滴，违反了能量守恒，除非能量直接提供给界面。考虑液滴的能量收支，我们证明了终极速度受Stokes和Hadamard-Rybczynski结果的约束.连续界面模型，然后从界面处的表面活性剂的力平衡获得。由此产生的表达式给出了两个极端之间的过渡，并预测，临界半径，低于该下降像硬球，是成比例的界面表面活性剂浓度。通过分析文献中的实验结果，我们证实了这一预测，从而为所提出的模型的有效性提供了强有力的论据。
2017-12-05 physics.flu-dyn
High Speed Imagery Analysis of Droplet Impact on Soft Oil Infused Surface
本研究通过高速成像和定量分析，探讨了OTS功能化及不同油涂层对平滑PDMS表面液滴撞击动力学的影响，发现表面功能化与油-PDMS相互作用显著调控液滴的铺展、回缩与回弹行为，为优化拒液表面提供了关键见解。
2025-03-04 physics.flu-dyn
Luminescent and absorptive metal-coated emulsions for micro-velocimetry
在过去的几十年中，荧光乳胶珠已被广泛用作微流体中的示踪剂。它们具有与水密度匹配和使用荧光显微镜容易定位的优点。我们最近合成了银涂层的油滴，这是发光和吸收，首先涂层的油界面与聚多巴胺层，然后沉积银层的氧化还原过程。它们的平均直径为6 μm，通过调节金属层的厚度，它们的密度与水的密度相匹配。在这项工作中，我们使用这些颗粒作为示踪剂来测量水流在PDMS微通道中的速度分布，该微通道具有矩形横截面，这使我们能够确认斯托克斯方程的预测，其结果与常见的亚微米聚苯乙烯颗粒的结果相当。
2016-01-19 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Film coating by directional droplet spreading on fibers
植物和昆虫使用细长的圆锥形结构来运输和收集小液滴，由于毛细作用，这些小液滴沿着圆锥形结构被推进。这些液滴可以在其运动过程中沉积流体膜，但尽管其对许多生物系统和工业应用的重要性，沉积膜的性质是未知的。我们开发一个渐近分析与实验测量和数值模拟的基础上的润滑方程的膜沉积。我们发现，沉积的薄膜厚度取决于纤维半径和液滴的大小显着，突出的涂层是受有限的尺寸效应相关的任何细长的几何形状的纤维上的薄膜沉积。我们证明，通过改变液滴的大小，而平均纤维半径和毛细管数是固定的，沉积膜的厚度可以改变一个数量级或更多。我们表明，自推进液滴有显着的潜力，创造被动涂层结构。
2020-09-02 physics.flu-dyn
High-Speed Imagery Analysis of Droplet Impact on Van der Waals and Non-Van der Waals Soft-Textured Oil-Infused Surfaces
Indian Institute of Technology (IIT) Goa（印度果阿理工学院）
研究通过高速影像分析液滴撞击不同表面功能化处理对液滴撞击行为的影响，发现油吸收能力影响液滴反弹性能，SO-5cSt油能稳定润滑层促进完全反弹，而十六烷油则随时间逐渐失去油导致反弹性能下降。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Inertia and slip effects on the instability of a liquid film coated on a fibre
本研究针对纤维表面液膜的不稳定性问题，建立了基于轴对称Navier-Stokes方程的线性不稳定性分析框架，揭示了惯性与滑移对失稳模式、扰动增长的作用规律，并通过直接数值模拟验证了理论结果，还发现弱惯性下滑移使卫星液滴体积呈幂律减小。
2024-02-01 math.AP physics.flu-dyn
Static friction of liquid marbles
The University of Tokyo（东京大学）；Central University of Rajasthan（拉贾斯坦中央大学）；Université de Lille（里尔大学）；ESPCI Paris（巴黎高等物理化工国立工程学院）；Aoyama Gakuin University（青山学院大学）
研究液体弹珠（颗粒层包裹的液滴）的静滚动摩擦，通过测量和建模发现其运动受颗粒密度控制，颗粒网络接近渗流时密度通过逻辑函数控制屈服，为研究颗粒筏力学和测量有效表面张力提供平台。
2026-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stacked Rayleigh-Taylor instabilities grow drops into soft stalactite-like structures
本文研究液态弹性体薄膜在凝固过程中的瑞利-泰勒不稳定性，通过迭代涂覆-流动-固化过程生成类似冰柱的柔性结构（flexicles），并分析其形成机制与结构特性。
2024-03-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A general model for spin coating on a non-axisymmetric curved substrate
基于润滑近似推导了描述薄流体膜在非轴对称弯曲基底上流动的广义渐近模型，该模型创新性地引入了科里奥利力和分离压，揭示了不同角速度下基底曲率对旋涂薄膜铺展、指进及液滴形状的影响。
2024-05-27 physics.flu-dyn
