Analytical prediction of the temperature and the lifetime of an evaporating spherical droplet
本文提出一种解析预测蒸发球形液滴温度的方法，通过文献数据回顾温度对相关物理参数的影响并推导隐式方程，结合二次近似获得温度显式预测，进而提出包含冷却效应的液滴寿命解析预测。
2023-06-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of viscous coalescing droplets in a saturated vapor phase
采用格子Boltzmann数值模拟方法研究了两液滴在饱和汽相中的聚并动力学。注意的是支付的汽相上的形成和增长动力学的液桥在粘性制度的效果。我们观察到，发生合并的发病较早，桥的膨胀最初进行得更快，当合并发生在饱和蒸汽中相比，在不凝性气体中的合并。我们认为，最初更快的演变的合并在饱和蒸汽是由蒸汽运输通过冷凝在合并的早期阶段。
2015-12-21 physics.flu-dyn
The interactions between two drops floating on a partially miscible liquid pool
研究了液滴在部分混溶液体池中的相互作用，探讨了Cheerios效应与溶质马兰戈尼流的竞争，揭示了液滴排斥、合并和反弹三种行为及形成润滑层的机制。
2025-12-14 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
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
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
Dynamics of Vapor Layer Under a Leidenfrost Drop
在莱顿弗罗斯特效应中，一小滴流体悬浮在足够热的表面上，在由液滴蒸发产生的持久蒸汽层上。蒸汽层使液滴与表面热绝缘，从而导致非常长的液滴寿命。悬浮液滴的俯视形状可以表现出持续的星形振动。我扩展了最近的工作[Burton et al. PRL 2012]，使用干涉成像研究液滴的底表面。在这项工作中，我使用高速相机和自动图像分析的图像，定位和分类的干涉条纹。从干涉条纹我重建的形状和高度轮廓的边缘处的下降是最接近的表面。我测量的平面振动模式的频率，这与以前的工作很好地同意液滴大小的依赖。我观察到一个独特的呼吸模式，在平均半径的下降，其频率的规模不同的下降大小比其他模式。这种呼吸模式可以与液滴的垂直运动紧密耦合。我进一步观察到大滴和小滴之间的边缘的垂直轮廓的结构和动力学的质的差异。
2014-01-17 physics.flu-dyn
Unstable Leidenfrost Drops on Roughened Surfaces
放置在温度高于莱顿弗罗斯特点的表面上的水滴漂浮在蒸发的蒸汽层上。在这个流体动力学视频中，它表明，粗糙表面的莱顿弗罗斯特点取决于液滴的大小，这与以前的大小独立性的要求相反。已知蒸气层的厚度随液滴半径增加，这表明对于临界尺寸以上的液滴，表面粗糙度将不能穿透蒸气层。这种尺寸依赖性进行了实验验证：在给定的粗糙度和温度下，低于临界尺寸的液滴表现出过渡沸腾，而高于临界尺寸的液滴在莱顿弗罗斯特制度。这些莱顿弗罗斯特滴是不稳定的;当蒸发到临界尺寸时，蒸汽膜突然崩溃。
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
Superheated water drops in hot oil
室温下的水滴被释放到热油中，热油的温度高于水的沸点。最初，液滴温度缓慢增加，主要是由于热传递扩散;对流热传递是小的，因为运动发生在一个小的雷诺数。一旦液滴到达容器的底部，它就以一定的接触角粘在表面上。然后，一部分液滴蒸发：成核点可能出现在液滴的壁、界面或本体处。蒸汽在液滴内部膨胀并使其界面变形。蒸汽膨胀的方式，是平稳的还是剧烈的，取决于成核点的位置和油温。此外，对于接近水的沸点的温度，液滴是稳定的（过热）;蒸发不会自发地发生，但它可以由外部扰动触发。在这种情况下，汽泡的增长是相当剧烈的。将显示不同条件下的许多可视化，并将讨论增长率的预测。
2009-10-17 physics.flu-dyn
Self-organized oscillations of Leidenfrost drops
在莱顿弗罗斯特效应中，在液体和热固体之间形成一层薄薄的蒸发蒸汽。固体、液体和蒸气相之间的复杂相互作用可以导致丰富的动力学，即使在单个莱顿弗罗斯特液滴中。在这里，我们调查的自组织振荡的莱顿弗罗斯特下降，由一个恒定的流动的蒸发蒸汽下面的下降。我们表明，对于小莱顿弗罗斯特滴，最近报道的“呼吸模式”的频率可以解释一个简单的平衡重力和表面张力力。对于大的莱顿弗罗斯特滴，观察到方位角星形振荡。我们以前的工作表明了快速蒸发的蒸汽流和汽液界面之间的耦合如何激发星振荡（Ma \textit{et al., Phys. Rev. Fluids}，2，2017，031602）。在实验中，我们在不同的液体中观察到了$n=2$到13的星形振荡模式，所观察到的模式的数目敏感地依赖于液体的粘度。在这里，我们扩大这项工作，直接比较振荡与理论预测，并显示如何振荡发起的参数强迫机制，通过在蒸汽层中的压力振荡。压力振荡由液滴下方的特征波长的毛细波驱动。由于蒸发蒸汽的快速流动，液-气界面处的大剪切应力可以产生这些毛细波。我们还探讨了液体中的热对流的潜在影响。虽然测得的瑞利数是显着大于临界值，振荡的频率（波长）只取决于毛细管长度的液体，是独立的滴半径和基板温度。因此，对流似乎在莱顿弗罗斯特下降振荡，这主要是流体动力学的起源中发挥次要作用。
2018-03-30 physics.flu-dyn
Impact of boiling liquid droplets: Vapor entrapment suppression
University of Twente（特温特大学）
研究沸腾液体中液滴冲击时蒸汽被困的抑制机制，通过实验和模拟揭示冲击速度与蒸汽条件对相变的影响。
2026-01-26 physics.flu-dyn
Structure and dynamics of spray detonation in n-heptane droplet-vapor-air mixtures
采用欧拉-拉格朗日方法对正庚烷两相混合物的喷雾爆轰进行了数值模拟。考虑了二维结构，研究了液滴直径和液体当量比对爆轰波传播、结构和动力学的影响。结果表明，平均爆轰传播速度随液滴当量比的变化先增大后减小，液滴体积越大，平均爆轰传播速度在液滴当量比较大时达到峰值。三相点和横向爆震使液滴蒸发或从其轨迹空气动力学地排出，导致燃料蒸气和爆震后面的反应区的不均匀分布。此外，液滴在爆后区域的分散距离增加较大的液滴由于较低的蒸发。此外，小液滴通常导致较高的引爆正庚烷的分数，和燃料爆轰燃烧直接影响引爆燃料的分数的变化。对于较大的液滴，V形的液体当量比的依赖关系被视为大液滴，占主导地位的爆后爆燃的变化。结果表明，液体燃料当量比和液滴直径对喷雾爆轰结构有显著影响。还评估了喷雾爆震结构中关键位置对液体燃料性质的依赖性，例如，反应前沿和音速面。此外，随着液滴尺寸的增大，前缘激波的马赫数略有减小。当液体当量比较高时，喷雾爆震表现出明显的不稳定性，如瞬间或完全熄灭。这两种消光都是由激波后蒸发液滴的强烈吸热引起的。此外，由于多个横向冲击的压缩，观察到局部爆轰点。
2022-09-24 physics.flu-dyn
A consistent volume-of-fluid approach for direct numerical simulation of the aerodynamic breakup of a vaporizing drop
提出一种基于自洽体积分数法的直接数值模拟框架，在Basilisk求解器中实现，用于高韦伯数下蒸发液滴的气动破碎模拟，发现变形和破碎显著增强蒸发速率。
2022-11-29 physics.flu-dyn
Nucleation and droplet growth from supersaturated vapor at temperatures below the triple point temperature
1897年，奥斯特瓦尔德提出了一个多晶型体系形成最稳定晶体状态的阶梯法则。该规则描述了系统转化为具有最低自由能的晶体的不可逆方式。但事实上，低于三相点温度的过冷气体通过液滴$T_{tr.p.}$结晶的不可逆方式是奥斯特瓦尔德阶梯规则的一个例子。过饱和气体中的均匀形核不是晶体，而是类液体临界核。我们第一次进行了恒定能量（NVE）分子动力学（MD）的均匀成核没有使用恒温器。在低于$T_{tr.p.}$的温度下，对Lennard-Jones系统中过饱和蒸汽的均匀形核进行了模拟，结果表明，类液临界核的形核是由一个小的冷团簇引发的[S. Toxvaerd，J. Chem. Phys. \textbf{143} 154705（2015）]。在随后的液滴生长时潜热的释放增加了液体状液滴中的温度，对于非深过冷和/或低过饱和，该温度可以超过$T_{tr.p.}$。对于低过饱和度，液体状液滴的温度增加较少，并且保持低于$T_{tr.p.}$，但是液滴长时间没有结晶。潜热消散到周围气体中受到传统MD恒温器的影响，结果是液滴生长对于（NVE）MD和恒温（NVT）MD是不同的。
2016-04-23 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Non-equilibrium configurations of swelling polymer brush layers induced by spreading drops of weakly volatile oil
本文研究挥发性油滴在聚合物刷层上铺展时形成的非平衡溶胀构型，结合干涉成像与三场梯度动力学模型，揭示气相传质与直接吸入的平衡机制，并定量获取刷层内溶剂扩散系数。
2023-03-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Geometry of the vapor layer under a Leidenfrost hydrogel sphere
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；Institute of Physics, Univ. Amsterdam（阿姆斯特丹大学物理研究所）；TCM Group, Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室理论凝聚态物理组）
研究揭示了莱因弗罗斯特水凝胶球下方蒸汽层的几何特性，发现蒸汽蒸发在塑造其下表面中起关键作用，拓展了蒸汽压力与弹性力相互作用的理解。
2026-02-23 physics.flu-dyn
Electrowetting-Controlled Dropwise Condensation with Patterned Electrodes: Physical Principles, Modeling, and Application Perspectives for Fog Harvesting and Enhanced Heat Transfer
通过改变固体表面的润湿性来控制蒸汽在部分润湿的固体表面上的滴状冷凝是一种成功的策略。我们遵循的冷凝水蒸气到电润湿功能化的表面与结构化的共面电极。数以百万计的液滴的实验分布的详细分析表明，尽管存在接触角滞后和随机液滴聚结事件的发生，优先液滴位置密切遵循的局部极小值的数值计算的液滴尺寸依赖的静电能量景观在两个维度上的演变。即使是相互竞争的首选位置之间的微妙过渡也能被模型正确地再现。基于对冷凝模式的定量理解，我们讨论了一系列重要的后续步骤，这些步骤需要在各种应用中证明可靠的性能增益，特别是在增强传热方面。
2020-07-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Star-shaped Oscillations of Leidenfrost Drops
我们实验研究了Leidenfrost液滴的自持星形振荡。水滴漂浮在加热的曲面上的蒸发蒸汽垫上。我们观察到的模式与$n = 2-13$波瓣周围的下降周边。我们发现，振荡的波长只取决于毛细管长度的液体，是独立的滴半径和基板温度。然而，观察到的模式的数量依赖于液体粘度敏感。在蒸汽层中的压力变化的主频率是约两倍的下降振荡频率，与参数强迫机制一致。我们的研究结果表明，星形振荡驱动的毛细波的特征波长的下降，和波产生的大的剪切应力在液-气界面。
2016-09-16 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
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
Small Leidenfrost droplet dynamics
本文研究过热基底上数十微米以下 Leidenfrost 液滴的蒸发与悬浮动力学，通过渐近分析、数值拟合和 ODE 模型解释起飞偏差及有限高度消失规律。
2024-09-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-propulsion of inverse Leidenfrost drops on a cryogenic bath
当沉积在热浴上时，观察到挥发性液滴保持悬浮状态：所谓的莱顿弗罗斯特效应。在这里，我们讨论滴动力学在一个逆莱顿弗罗斯特的情况下，室温滴沉积在液氮池，并漂浮在由蒸发的浴产生的蒸汽膜。在沉积后的几秒钟内，我们观察到液滴开始沿着直线路径在浴上滑动，仅被靠近容器边缘的弹性反弹破坏。最初在静止状态下，这些自行推进的液滴在几秒钟内加速，并达到几厘米/秒的速度，然后在较长的时间尺度上减速。只要它们坐在浴缸上，即使在冷冻和冷却到液氮温度之后，它们仍然可以自行推进。我们的实验研究影响液体运动的参数，并提出了一个模型，实验和数值观察（稳定）的对称性破缺内的蒸汽膜，支持下降的基础上。当还对液滴的膜厚度和冷却动力学进行建模时，可以准确地再现液滴速度的变化。
2019-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Reemergence of Trampolining in a Leidenfrost Droplet
本文研究了无约束莱顿弗罗斯特液滴中自发蹦床行为的再现现象，揭示其由液-汽界面的次谐波与谐波激发及蒸发导致的固有频率变化驱动，且该共振机制具有普遍性。
2024-08-27 physics.app-ph 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
Evaporation of dilute droplets in a turbulent jet: clustering and entrainment effects
湍流喷雾中的液滴蒸发涉及非定常、多尺度和多相过程，这使得它的理解和模型能力仍然有限。本工作的目的是研究液滴蒸发动力学内的湍流空间发展射流稀释，非反应条件。我们解决这个问题，使用直接数值模拟的射流充满丙酮液滴使用混合欧拉/拉格朗日方法的基础上点液滴近似。两个阶段的详细统计分析。特别是，我们展示了如何至关重要的是通过流动的液滴的不均匀本地化引起的汽相的优先采样。在湍流核心和混合层中，液滴的优先分离在入口下游突然发展。已经发现两种不同的机制来驱动这些现象，在射流核心的惯性小规模集群和间歇动力学的液滴穿过湍流/非湍流界面的混合层中的干空气夹带发生。这些现象强烈地影响了整个蒸发过程，并导致在湍流喷雾的下游演化中液滴尺寸和蒸发速率分布的显著加宽。
2017-03-17 physics.flu-dyn
Evaporation of a freely floating droplet in an airstream: effects of temperature, humidity, and shape oscillations
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究通过实验和理论分析，揭示了气流中液滴蒸发受温度、湿度及形状振荡影响的机制，提出改进模型并构建了液滴寿命的区域图。
2026-02-19 physics.flu-dyn
Evaporation Dynamics of Completely Pinned and Partially Pinned Sessile Droplets in Multi-Droplet Configurations
本研究通过实验对比完全钉扎与部分钉扎固着液滴在多液滴构型中的蒸发动力学，发现完全钉扎液滴虽绝对蒸发更快，但受气相屏蔽效应获得的相对寿命延长更显著，五液滴构型中寿命最高延长124%，并建立了含蒸发冷却效应的理论模型。
2025-11-10 physics.flu-dyn
Nonexistence of two-dimensional sessile drops in the diffuse-interface model
扩散界面模型（DIM）是一种广泛使用的工具，用于对涉及界面的流体现象进行建模，例如固着液滴（固体基底上的液滴，被饱和蒸汽包围）和液脊（二维固着液滴）。在这项工作中，它被证明，令人惊讶的是，DIM不承认解决方案描述静态液体脊。然而，如果汽液密度比很小-例如，对于室温下的水-脊仍然可以被观察到为准静态，因为它们的演变太慢而无法与蒸发区分开来。有趣的是，不存在定理不能推广到轴对称的无柄滴和脊附近的垂直墙，这是不排除的。
2021-09-23 physics.flu-dyn
Modeling binary collision of evaporating drops
本文采用耦合 level-set/VOF 与传质模型模拟加热环境中蒸发液滴的二元碰撞，揭示蒸气截留、蒸发速率及不同 Stefan 数下能量变化对弹跳、聚并和反射性分离的影响。
2023-12-08 physics.flu-dyn
Modulating Leidenfrost-like Prompt Jumping of Sessile Droplets on Microstructured Surfaces NPformat
本文报道在微柱表面上于130°C低温下实现水微滴的类莱顿弗罗斯特瞬跳，通过调控柱高改变热边界层厚度，实现两种气泡生长模式下的可控跳跃，为快速除污提供新策略。
2024-05-25 physics.flu-dyn
Drop impact on superheated surfaces
当液滴撞击在加热到高于液体沸点的光滑表面上时，液滴或者在接触表面时立即沸腾（"接触沸腾“），或者在没有任何表面接触的情况下形成朝向热表面的莱顿弗罗斯特蒸汽层并反弹（"温和膜沸腾”），或者两者都形成莱顿弗罗斯特层并向上喷射微小的液滴（"喷射膜沸腾“）。我们实验确定的条件下，在每个政权的影响行为可以实现。我们发现，无量纲的最大传播$γ$的影响液滴在温和的和喷雾膜沸腾制度的加热表面上显示了一个普遍的缩放与韦伯数$\We$（$γ\sim\We^{2/5}$）-无论表面温度和液体性质-这是比非加热（亲水或疏水）表面（$γ\sim\We^{1/4}$）的影响陡峭得多。我们还干涉测量液滴下的蒸汽厚度。
2011-11-02 physics.flu-dyn
Leidenfrost drop dynamics: An approach to follow the complete evolution
本文提出了一种新模型，通过考虑液滴形状、蒸发、蒸汽膜场和Marangoni对流，将各因素整合进单个非线性ODE以描述莱顿弗罗斯特液滴的完整演化，实验验证了其良好一致性。
2024-11-12 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Water evaporation from solute-containing aerosol droplets: effects of internal concentration and diffusivity profiles and onset of crust formation
唾液主要由水组成，但还包括各种有机和无机物质，如盐、蛋白质、肽、粘蛋白、病毒粒子等。这些溶质的存在影响在空气中沉降的呼吸道飞沫的蒸发时间，从而影响感染的空气传播。从液滴内和周围的蒸汽相耦合的热传导和水扩散方程的解决方案，我们发现，溶质引起的水蒸汽压降低大大减缓了蒸发过程中，并占主导地位的溶质浓度依赖的液滴蒸发时间。蒸发诱导的溶质浓度梯度附近的液滴表面，这是占使用两个阶段的蒸发模型，被发现进一步加剧减慢干燥过程。另一方面，发现溶质的存在减少了液滴的蒸发冷却，这导致蒸发时间略微减少。总的来说，前两种效应占主导地位，这意味着液滴蒸发时间在溶质存在下增加。液滴内部的水扩散系数的溶质浓度依赖性不显着改变蒸发时间。最后，结壳形成的液滴表面上被发现，以增加液滴的最终平衡尺寸。
2021-04-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Gradient dynamics model for drops of volatile liquid on a porous substrate
针对强约束下多孔基底上挥发性部分润湿液滴的铺展问题，提出耦合蒸汽密度、液滴高度和多孔层饱和度分布的梯度动力学模型，揭示吸附等温线及液滴铺展、吸液与饱和度晕形成行为。
2024-07-31 physics.flu-dyn
Dimensional Analysis of Vapor Bubble Growth Considering Bubble-bubble Interactions in Flash Boiling Microdroplets of Highly Volatile Liquid Electrofuels
近年来，由可再生电力和碳源生产的电燃料（电子燃料）作为运输部门化石燃料的有前途的替代品获得了极大的关注。然而，高度挥发性的电子燃料，如短链甲醛醚，易于发生闪蒸现象，这与蒸气泡的形成和生长有关，随后是液体射流的爆炸性爆裂。在汽车或低温发动机的背景下，这种高挥发性液体燃料的闪速沸腾喷雾的模拟由于若干原因而在数值上具有挑战性，这些原因包括（1）在存在多个蒸气气泡的情况下气泡生长过程的复杂性以及（2）需要使用极小的时间步长来准确地捕获与闪速沸腾过程相关联的基础物理。在本文中，我们首先提出了一个闪急沸腾微液滴气泡生长模型，考虑气泡的相互作用以及有限的液滴尺寸的影响。基于新推导的Rayleigh Plesset方程的量纲分析，气泡生长的简化半解析解，其中还包括气泡的相互作用，然后推导出使用较大的时间步长，在广泛的操作条件下，以合理的精度估计气泡的生长行为。推导出的半解析解被证明是一个很好的近似描述的气泡生长速率在整个生命周期的气泡。气泡的相互作用被发现延迟液滴爆裂的发病，由于蒸汽气泡的增长速度较慢相比，没有气泡相互作用的气泡增长。此外，在与DNS结果的比较中，所提出的气泡生长模型被示出合理地捕获气泡相互作用的影响，导致较小的体积液滴膨胀。
2023-03-13 physics.flu-dyn
Drop impact on superheated surfaces: short-time dynamics and transition to contact
当挥发性液滴撞击过热固体时，空气排出和蒸汽产生共同产生中间气体层，延迟甚至防止液体和固体之间的接触。在这篇文章中，我们使用高速同步反射干涉和全内反射成像来测量中间气体膜的短时动力学，并探测悬浮和接触之间的过渡。我们观察到，基板温度强烈影响的液-气界面的垂直位置，动态莱顿弗罗斯特转变的影响，由空气和蒸汽排水（\emph{i.e}，气体排水），蒸发，后者引起迄今未报道的垂直振荡的气体膜，可以触发液-固接触。我们首先推导出在液滴中心线下捕获的气膜高度（称为凹坑高度）和短时间内的最小气膜厚度的比例关系。前者是由气体排放和液体惯性之间的竞争，类似于等温冲击，而后者强烈依赖于蒸汽的产生。在达到最小厚度的位置处的气体压力由液体惯性和蒸气产生确定，并且最终由增加的界面曲率平衡，从而确定最小厚度。我们表明，在低冲击速度限制，瞬态稳定性的排水气膜显着使动态悬浮要求低于静态悬浮。我们通过测量垂直气膜振荡的频率和监测它们在由表面温度和撞击速度所跨越的参数空间中的发生来确定垂直气膜振荡。最后，我们对这些振荡的发生进行建模，并通过流体动力学机制来解释它们的频率。
2021-04-12 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
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
Simulation of Drop Impact on a Hot Wall using SPH Method with Peng-Robinson Equation of State
采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法，结合Peng-Robinson状态方程，模拟了液滴蒸发和液滴撞击热表面的过程。采用动量、能量守恒方程和Peng-Robinson状态方程描述液相和气相。控制方程的数值求解SPH方法。直接模拟了液相和气相之间的相变，而不使用任何相变模型。通过对不同温度下正庚烷液滴汽化过程的数值模拟结果与解析解的比较，验证了该方法的有效性。采用SPH方法，对不同温度下正庚烷液滴撞击固体壁面的过程进行了数值研究。结果表明，随着温度的升高，跌落冲击形成的薄膜尺寸减小。当温度足够高时，下降会反弹。
2017-07-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamics and evaporation of a sessile drop of capillary size
介绍了毛细尺寸的无座蒸发液滴的流体动力学视频。相应的模拟表示的描述，同时考虑到时间相关的流体力学，蒸汽扩散和热传导在蒸发固着液滴。液滴中的流体对流由与表面张力的温度依赖性相关联的Marangoni力驱动。首次获得了蒸发过程中液滴内涡结构的演化规律。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Optical to infrared mapping of vapor-to-liquid phase change dynamics using generative machine learning
本文提出一种结合生成式机器学习的校准框架，将光学图像映射为温度场，实现滴状冷凝过程的高分辨率局部温度测量，并揭示局部传热机制。
2025-04-24 physics.app-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
When water freezes before it solidifies
我们提出了一个流体动力学的视频，说明了一个动力学为主的相变之前，凝固开始位于一个冷的固体基板上的静态滴。该亚稳阶段起始于固-气-液界面，并以比凝固生长阶段快得多的速度在液滴体积中传播。
2012-10-14 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Evaporation of sessile drops on a heated superhydrophobic substrate
本文实验研究了加热超疏水铝基底上静止水滴的蒸发动力学，发现双液滴系统因蒸汽屏蔽效应蒸发更慢且寿命更长，并提出综合理论模型准确预测了不同温度和构型下的蒸发行为。
2025-07-01 physics.flu-dyn
A smoothed particle hydrodynamics method for evaporating multiphase flows
光滑粒子流体动力学（SPH）方法在流体流动模拟中的应用日益广泛，但其模拟蒸发流动的能力有待提高。本文提出了一种求解蒸发多相流的SPH方法。本文提出的SPH方法可以模拟气液界面的传热传质过程。基于SPH理论重新建立了质量、动量和能量守恒方程，并将其应用于气、液相的流动和传热。采用气相组分的连续性方程模拟气相中蒸汽的质量分数。界面处的蒸气质量分数由Clausius-Clapeyron关联式预测。提出了一种新的蒸发速率来预测界面处液相向气相的传质。由于液-气界面上的传质，SPH颗粒的质量可以改变。为了避免同一相的SPH粒子之间存在较大的质量差，提出了新的粒子分裂和合并技术。该方法通过模拟三个问题进行了测试，包括Stefan问题，静态液滴的蒸发，以及液滴在热表面上的蒸发。对于Stefan问题，SPH方法计算的界面蒸发速率与解析解吻合较好。对于液滴蒸发，SPH的结果与文献中水平集方法预测的结果进行了比较。在液滴冲击热表面的情况下，液滴的形状，温度和蒸汽质量分数的演变进行了预测。
2017-07-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Leidenfrost flows: instabilities and symmetry breakings
莱顿弗罗斯特滴最近被发现主机强动力学。在本研究中，我们调查实验和理论的{流动结构和稳定性}内的莱顿弗罗斯特水滴，因为它蒸发，开始与一个大水坑。正如红外测绘所揭示的，下降的基础是温暖的，比它的顶点，通常10 $^{\circ}$ C，这是可能触发批量热浮力流和马兰戈尼表面流。示踪粒子揭示了复杂而强大的流动，随着液滴蒸发，这些流动经历了连续的对称破缺。我们调查的线性稳定性的底流在一个不变形的，准静态的，悬浮液滴引起的热浮力和有效的热毛细表面应力，只使用一个可调参数。用液滴半径$R$作为参数，对名义上轴对称的热对流进行稳定性分析，得到最不稳定的（波数为$m$的）方位角模，因此是主要的。我们的理论很好地预测了模式转变和级联的半径$R$，随着液滴尺寸的缩小，波数从$m=3$、$m=2$下降到$m=1$（最终需要推进的滚动模式）。这里没有考虑逸出蒸汽的影响，这可能会进一步破坏内部流动的稳定性，并耦合到液体/蒸汽界面，从而引起Bouillant等人（2018）[8]和Brandao等人（2020）[9]的运动。
2022-11-30 physics.flu-dyn
How do drops evaporate?
我们考虑纯液滴在导热衬底上的蒸发。两个蒸发模型被认为是：一个集中在液相在确定蒸发通量，和其他一个中心的气体/蒸汽相。一个单一的控制方程的滴厚度的演变，包括这两种模式，开发。实验用于估计相关参数。我们展示了如何推导出的控制方程可以用来预测蒸发模型是适当的实验条件下考虑。
2008-10-22 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Evaporation and fluid dynamics of a sessile drop of capillary size
对静止液滴蒸发过程进行了理论描述和数值模拟。我们共同考虑到水动力学的蒸发固着滴，在下降和蒸汽在空气中的扩散的热传导的影响。在准稳态近似下确定了旋转对称液滴的形状。还考虑了蒸汽扩散中的非平稳效应。模拟结果与甲苯液滴蒸发速率的测量数据吻合较好。与表面张力的温度依赖性相关的马兰戈尼力在固着液滴中产生流体对流。我们的研究结果表明，几个动力学阶段的对流，其特征在于不同数量的漩涡在下降。在早期阶段的街道的漩涡出现在附近的表面的下降，并诱导一个非单调的空间分布的温度超过滴表面。在下降的近表面涡的初始数量是由Marangoni细胞的大小，这是类似于由皮尔逊平坦的流体层。这个数字随着时间的推移迅速减少，导致在中间阶段的三个大涡。在蒸发过程中，涡旋最终转变为单个对流涡旋，并持续约1/2的蒸发时间。
2008-12-30 cond-mat.other physics.comp-ph 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
A sharp interface method for compressible liquid-vapor flow with phase transition and surface tension
在可压缩区域内的非等温液-汽流动的数值近似是一项困难的任务，因为相界面处的复杂物理效应可以控制全局流动行为。我们提出了一个尖锐的接口的方法，将接口作为一个冲击波一样的不连续性。通过仅在主体区域使用流动求解器以及靠近界面的虚流体方法，可以避免流体相的任何混合。体区域数值解的耦合状态由界面上局部多相黎曼问题的解确定。黎曼解通过在相边界处施加适当的跳跃条件来解释相关的物理现象。各种各样的界面效果都可以用一种逻辑上一致的方式来处理。这包括通过相变的表面张力或质量/能量转移。此外，界面的局部法向速度，这是需要计算的界面的时间演化，由黎曼解。界面跟踪本身基于水平集方法。本文的重点是多相黎曼解的描述和它的使用范围内的尖锐接口的方法。一维问题的选择，以验证该方法。最后，一个摆动液滴和冲击液滴在两个维度的相互作用的三维模拟。在这两个问题中，相变和表面张力决定了整体行为。
2015-10-20 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
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
A volume of fluid framework for interface-resolved simulations of vaporizing liquid-gas flows
本研究提出一套基于体积分数法的汽化液-气流动界面分辨模拟框架，结合无散度外推、锐化场处理等技术，经多维度验证具有一阶收敛性，可准确模拟膜态沸腾、等温蒸发等汽化过程。
2019-09-09 cs.CE physics.comp-ph physics.flu-dyn
