Droplet deformation and breakup in shear flow of air
液滴在气流中的变形和破碎在喷雾和雾化过程的许多应用中是重要的。然而，气流的剪切效应从未被报道过。在这项研究中，变形和破碎的液滴在剪切流的空气中进行了实验研究，使用高速成像，数字图像处理，粒子图像测速仪。我们确定了一种新的液滴破碎模式，即，蝶形破碎，其中液滴下部的强大空气动力学压力导致液滴偏转，然后形成蝶形袋。通过尺度分析，得到了液滴破碎的状态图，并得到了不同模式之间的转换。对液滴边缘的伸长和破碎进行了分析，结果表明，剪切通过液滴边缘节点的形成和生长对液滴边缘的伸长和破碎产生显著影响。
2020-05-13 physics.flu-dyn
Interaction and breakup of droplet pairs in a microchannel Y-junction
我们结合理论，数值模拟和实验来研究两个相同的液滴进入Y形接头的破碎与控制的空间偏移，第二液滴落后于第一。基于完全解决的三维模拟，我们描述的流动物理导致分手。标度参数、数值模拟和实验一致表明，对于较小的初始偏移量，液滴碎片体积总是会发生破碎，并且与偏移量呈线性关系。在临界偏移以上，其随毛细管数增加，液滴顺序地进入收缩部而不破裂。我们的结果对于理解流过导致收缩的线性收敛通道的致密乳液的破裂行为具有重要意义。这种几何形状通常用于液滴微流体应用中的液滴含量的连续询问，其中液滴破裂可以限制这种过程的最大吞吐量。对于毛细管数高达$Ca\simeq10^{-2}$，Y形接头中的两液滴系统的结果与流过线性会聚通道的致密乳液中的破裂观察结果一致。初始偏移和所产生的两个液滴系统中的分裂之间的确定性关系表明，在致密乳液的分裂中观察到的随机性来自多液滴相互作用。从实验中确定的初始偏移量和液滴碎片体积之间的线性关系中的前因子的数值略有不同，从完全解析的数值模拟中提取的一个。这种差异表明，即使在非常高的本体表面活性剂浓度，限速表面活性剂吸附动力学允许马兰戈尼应力发展和修改液滴动力学。
2020-08-03 physics.flu-dyn
Droplet breakup and size distribution in an airstream -- effect of inertia
本研究通过实验与理论模型，揭示了液滴下落高度（惯性）对气流中破碎模式转变及子液滴尺寸分布（双峰或三峰）的影响。
2024-07-18 physics.flu-dyn
Deformation and breakup of droplets in an oblique continuous air stream
实验研究了倾斜连续气流作用下液滴的变形和破碎。采用高速成像系统记录不同液体液滴的运动轨迹和拓扑变化。通过改变液滴尺寸、空气喷嘴的水平方向和流体性质（表面张力和粘度）来研究不同的破碎模式。我们发现，液滴具有初始动量之前，进入连续的空气流表现出所需的韦伯数的变化与空气流的角度的变化的振动袋破裂过渡。得到了袋式破碎的临界韦伯数$(We_{cr})$与Eötvös数$(Eo)$、气流倾角$(α)$和Ohnesorge数$(Oh)$的函数关系。研究发现，虽然液滴遵循的直线运动最初，在以后的时间，当液滴经历拓扑结构的变化转化为曲线运动。液滴的表观加速度和液滴的尺寸影响袋破裂模式的临界韦伯数。偏离交叉流布置显示袋破裂的临界韦伯数急剧下降，其渐近地达到与液滴破裂的在线（相对）流配置相关联的值。
2019-07-03 physics.flu-dyn
Droplet coalescence and breakup: Numerical simulations using moving mesh interface tracking with dynamic mesh adaptation
采用有限体积/移动网格界面跟踪方法（MMIT），对液滴的破碎和聚并过程进行了数值模拟。在这种方法中，界面是零厚度的，并以拉格朗日方式移动。采用网格分离和网格合并方法模拟了界面的分裂和合并过程。在这段视频中显示了三种情况，包括最初延伸的液滴的松弛和破裂，两个相同的液滴偏离中心碰撞，以及剪切流中的液滴对。网格自适应能够捕获大变形和薄区域，并且分辨的最小长度比液滴半径小三个数量级。模拟的流体动力学视频将在2010年的流体运动画廊中展示。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Single and two-phase fluid droplet breakup in impulsively generated high-speed flow
采用实验和数值模拟相结合的方法，研究了在高速气流冲击作用下，液滴在开口激波管中的气动破裂过程。在高韦伯数的mm大小的液滴的破碎进行了分析的水和两相纳米流体组成的分散体的Al2O3和TiO2纳米粒子在水中的高负载量分别为20和40重量%。液滴破碎可视化使用高速成像在实验装置中，其中一个开放的端部激波管产生脉冲高速流冲击液滴保持静止使用声悬浮器。轴对称模拟使用的流体体积技术进行捕捉流场的气体动力学和液滴变形在初始阶段。流体液滴受到由开口激波管产生的瞬态流场的影响，其特征在于传播的入射激波、再循环涡环和静止激波单元。所有流体的液滴破碎都是通过液滴的初始扁平化进行的，然后在前缘处存在弯曲的分离激波前缘的情况下在周边处产生液体片。断裂似乎遵循片剥离过程，由此拉伸的韧带通过粘性剪切进行二次雾化。由于高速气体射流的不受约束的膨胀，在液滴的尾流中产生的薄雾似乎横向膨胀。所有流体的液滴的破碎形态似乎与以前的观察使用传统的激波管。横向变形的连贯液滴质量观察到更高的纳米流体相比，水。这归因于纳米流体液滴的较高粘度和Ohnesorge数，这导致延迟的破裂和增加的横向拉伸。
2022-06-23 physics.flu-dyn
A Dynamic Droplet Breakup Model for Eulerian-Lagrangian Simulation of Liquid-fueled Detonation
提出一种用于OpenFOAM两相爆轰欧拉-拉格朗日模拟的动态液滴破碎模型，可准确预测爆轰参数且无需KH破碎时间参数，并揭示破碎长度对胞格尺寸的影响。
2024-04-04 physics.flu-dyn
Droplet breakup in homogeneous and isotropic turbulence
这段流体动力学视频展示了液滴在静止的均质各向同性湍流中的破碎。我们考虑具有相同密度的输送流体的液滴。液滴和流体的数值模拟的多分量格子玻尔兹曼方法的装置。湍流流体通过大尺度的搅拌力维持，并且对于我们模拟中的参数，稳定液滴的半径大于Kolmogorov尺度。液滴变形、破裂和聚集的事件从影片中清晰可见。利用本数据库，可以从欧拉和拉格朗日两个角度研究液滴的演化。液滴破碎的Kolmogorov-Hinze标准也可以通过模拟两种组分之间的不同粘度对比来测试。
2010-10-08 physics.flu-dyn
Breakup of particle-laden droplets in airflow
本研究实验探究气流中含颗粒液滴的破碎，发现颗粒非均匀效应加速液膜碎裂并促进局部快速穿刺，提出基于颗粒直径和体积分数的关联长度，其标度结果与实验数据吻合。
2023-10-06 physics.flu-dyn
Breaking one into three: surface-tension-driven droplet breakup in T-junctions
本文报道了T型结中由表面张力驱动、可生成三个子液滴的新型侧向液滴分裂模态，建立了低毛细管数下的预测模型，明确了模态竞争规律，为新型微流控工具设计提供支持。
2022-06-30 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulations of droplet breakup in confined and time-dependent flows
我们研究液滴动力学和破碎一般的时间依赖性的流动通过多组分格子玻尔兹曼算法，重点是流动启动条件。我们首先研究液滴破碎在一个有限的振荡剪切流通过两个不同的协议。在一种设置中，我们从最初的球形液滴开始，并突然打开流动（“冲击方法”）;在另一种方案中，我们也从最初的球形液滴开始，但我们通过允许液滴在再次增加流动振幅之前对于振幅的每次增加松弛到稳定状态来逐渐增加流动的振幅（“松弛方法”）。这两个协议所示，以产生实质上不同的分手的情况。这两个协议之间的不匹配也研究了流动拓扑结构的变化，限制的程度和流体的惯性。所有结果都表明，在极端的约束条件下，松弛协议可以驱动液滴进入亚稳态，这只会打破非常强烈的流量振幅，但它们的稳定性是容易受到外部扰动，如振荡驱动力。
2020-03-15 physics.flu-dyn
Experimental and model-assisted analysis of lamella thinning and breakup in diesel-surrogate fuel-droplet wall impingement under Leidenfrost conditions
Clemson University（克莱姆森大学）
研究正十六烷单液滴在300 - 500°C、韦伯数5.77 - 208.61的加热不锈钢壁面上的铺展与破碎，通过高速背光图像实验并结合层流 - 边缘模型分析，结果表明模型推断的层流厚度能补充传统状态图，为破碎时间提供局部状态信息。
2026-07-22 physics.flu-dyn
Liquid Thread Breakup and the Formation of Satellite Droplets
本文利用多体耗散粒子动力学研究液体射流断裂，揭示特征波长、卫星液滴数量与 Ohnesorge 数及热毛细数的幂律关系，并阐明卫星液滴形成机制。
2023-07-13 physics.flu-dyn
Breakup of liquid jets and the formation of satellite and subsatellite droplets
液体射流的自发分裂导致液滴链的形成，这是日常观察到的现象，例如在下雨过程中和在打开的水龙头下。我们在这里报告喷墨打印实验的液滴的形成与现有的理论是不一致的，此后提出了一个新的概念，表面积最小化，以解决液滴形成的条件。该新概念还能够预测卫星和亚卫星液滴的形成，这不能被经典的瑞利液滴形成理论所理解。本文还提出了一种新的液体射流演化行为，即射流先转变为液滴，然后再转变为等半径射流。目前的结果可以应用到各种学科的液体射流。
2018-05-17 physics.flu-dyn
Self-similar Features in Secondary Breakup of a Droplet and Ligament Mediated Fragmentation under Extreme Conditions
IISc（印度科学学院）
研究揭示极端条件下液滴破裂的自相似机制，通过高Weber数实验发现尺寸分布的普遍性及缩放定律。
2026-09-28 physics.flu-dyn
Atomisation of an acoustically levitated droplet: Experimental observations of a myriad of complex phenomenon
本文实验研究了声悬浮液滴的变形与雾化动力学，揭示了其包含初级和次级破碎的复杂分步过程，并详细阐明了多种界面不稳定性在其中的作用机制。
2023-07-01 physics.flu-dyn
Timescales and Statistics of Shock-induced Droplet Breakup
研究通过模拟冲击波与液滴相互作用，揭示了液滴破裂的多阶段过程及时间尺度特性，为优化液态燃料推进系统提供理论依据。
2025-04-11 physics.flu-dyn
On the breakup frequency of bubbles and droplets in turbulence: a compilation and evaluation of experimental data
本研究针对湍流中气泡与液滴的破碎频率问题，汇编统一框架下的实验数据集以明确特征时间尺度及分散相物性影响，并指出数据不一致性与待解决问题。
2023-08-27 physics.flu-dyn
Study of a droplet breakup process in decaying homogeneous isotropic turbulence based on the phase-field DUGKS approach
采用离散统一气体动力学格式和基于自由能的相场模型，通过求解Cahn-Hilliard-纳维-斯托克斯方程，研究了球形液滴在衰减均匀各向同性湍流中的破碎过程.假设两个流体相具有相同的密度和粘度，我们着重于湍流和表面张力对破碎过程的综合影响。系统的关键物理参数包括体积分数（6.54%）、初始韦伯数（21.7）和初始泰勒微尺度雷诺数（58）。液滴演化过程分为三个不同的阶段，即初始球形液滴演化为具有复杂结构的不规则几何形状的变形阶段、形成许多子液滴的破碎阶段和液滴松弛向球形的恢复阶段。从几个角度对这三个阶段进行了系统分析：（1）关于最大等效直径、液滴总数、总界面面积和液滴直径的概率分布的几何观点，（2）关于流体-流体界面处的局部速度和涡度的演变的动力学观点，（3）关于平均动能/耗散率及其傅立叶谱演化的全局观点，（四）关于相对于初始液滴在不同长度尺度和不同半径上同时传递动能的基于球谐函数的能量学（5）系统整体动能和自由能的时间演化。
2022-06-23 physics.flu-dyn
On Liquid Viscosity Effects on Droplet Splash and Receding Breakup on a Smooth Solid Surface at Atmospheric Pressure
本文对大气压下液体粘度对液滴撞击光滑固体表面的影响进行了实验和模拟研究。实验观察到液滴沉积和飞溅之间的阈值的非单调变化。具体而言，临界韦伯数分离沉积飞溅减少，然后增加与增加的Ohnesorge数。分别从Kelvin-Helmholtz不稳定性和Rayleigh-Taylor不稳定性的角度对低粘度区的飞溅和高粘度区的后退破碎现象进行了定性分析。在分析粘性非单调性不稳定性的基础上，通过对以往和现在的实验数据进行拟合，提出了一个新的半经验的液滴飞溅阈值关联式，该关联式的性能优于以往的关联式.
2021-04-08 physics.flu-dyn
An experimental investigation of droplet morphology in swirl flow
本文结合阴影成像与PIV实验研究液滴在旋流中的形态与破碎，提出回缩袋状破碎模式和工况图，并通过修正Rayleigh–Taylor不稳定性模型解释旋流增强变形的机制。
2023-06-02 physics.flu-dyn
Two-phase Interactions between Propagating Shock Waves and Evaporating Water Droplets
采用欧拉-拉格朗日混合方法对一维激波与蒸发水滴的相互作用进行了数值模拟。对于稀相气液两相流，采用了质量、动量、能量和汽相组分交换的双向耦合。研究了初始液滴直径为30、50、70和90 μm的液滴在马赫数为1.3的冲击波作用下的相界面相互作用和液滴破碎动力学。液滴破碎时，观察到新的两相流现象。首先，由于反射压力波的传播方向与先导激波的传播方向相反，两相接触面附近的液滴呈明显的弥散分布。对于较大的液滴，反射的压力波变得更强。第二，气相压力、液滴量（例如，直径和净力）和两相相互作用（例如，质量、动量和能量交换），在发生液滴破裂时的后冲击区域中观察到，这是由冲击/液滴相互作用引起的。第三，液滴的空间分布（即，数密度、体积分数）也显示出当液滴破碎发生时在冲击后区域中的强烈振荡，这是由施加在液滴上的振荡力引起的。
2021-03-19 physics.flu-dyn
Droplet breakup morphologies and the resultant size distribution in an opposed-flow airstream at different Weber numbers
本研究利用阴影法和同轴全息术调查了垂直气流中自由下落液滴在低 Weber 数下的破碎形态与动力学，揭示了袋状、袋-雄蕊状和双袋三种破碎模式及其尺寸分布特征，并使用双参数 gamma 分布理论成功预测了实验结果。
2025-04-01 physics.flu-dyn
Droplet Bouncing and Breakup during Impact on Microgrooved Surface
我们实验研究了微水滴在疏水微槽表面上的冲击动力学。该表面使用光刻和高速可视化来记录随时间变化的液滴形状在横向和纵向方向。研究了槽面间距和韦伯数对液滴动力学和冲击结果的影响。在较低的间距和韦伯数，最大的液滴扩散被发现是在纵向方向大于横向方向的凹槽。在给定的韦伯数下，优先扩散与间距成反比。在这种情况下，结果是没有反弹（NB）;然而，这在较大的音高或韦伯数时会发生变化。在这些条件下，获得作为节距和韦伯数的函数的以下结果-液滴完全从表面反弹（CB），反弹伴随液滴破裂（BDB）发生或由于Cassie到Wenzel润湿转变（NBW）而没有反弹。在BDB和NBW中，由于润湿转变，液体部分或完全渗透液滴下方的凹槽。前者导致液滴在弹跳的同时破碎，而后者抑制弹跳。这些结果在韦伯数-无量纲节距平面上进行了划分，并且所提出的状态图表明存在用于从一个状态过渡到另一个状态的临界韦伯数或节距。CB和BDB分别通过绘制弹跳液滴的恢复恢复系数和留在表面上的子液滴的体积来量化。从CB到BDB的过渡所需的临界韦伯数估计使用现有的数学模型，并与测量进行比较。该比较是好的，并且提供了液体渗透到凹槽中的机理的见解。
2017-08-29 physics.flu-dyn
Dripping-onto-droplet capillary breakup
Mines Paris, PSL University（巴黎矿业大学，PSL大学）
研究滴落至液滴的毛细破裂现象，结合实验、数值模拟和理论分析，揭示不同流态下的破裂机制及影响因素。
2026-05-11 physics.flu-dyn
Secondary breakup of drops at moderate Weber numbers: Effect of Density ratio and Reynolds number
液滴的破碎发生在几种自然和工业环境中。在这项研究中提出的完全解决的基于流体体积的模拟揭示了完整的流动物理和液滴动力学，导致在特定模式下的液滴的分裂。我们研究了密度比和雷诺数对液滴变形和随后破碎动力学的影响。的密度比韦伯数相位图，表明在不同的密度比和韦伯数的液滴的变形的变化。我们发现，在低密度比的液滴的破碎动力学是显着不同的，在高密度比观察。我们还研究了液滴变形和运动的时间特性。
2018-03-08 physics.flu-dyn
Numerical analysis of ligament instability and breakup in shear flow
在这项研究中，我们进行了数值分析的不稳定性的韧带在剪切流和调查的影响，空气-液体剪切的韧带界面的增长速度，破碎时间，和破碎形成的液滴直径。韧带通过气流的剪切而在流动方向上拉伸。此外，随着剪切流的影响增加，韧带变形为液体片，并且在液体片的中心处形成穿孔。液体层由于穿孔的生长而破裂，并且在表面张力的影响下收缩，形成直径小于原始韧带的直径的两个韧带。气流的剪切导致原始韧带伸长，并且韧带的横截面变成椭圆形，这增加了不稳定性。结果表明，韧带的增长率超过了理论值，并随初始扰动波数的增加而增大。因此，剪切流中形成的液滴的直径由于控制韧带破裂的波数的增加而减小，并且因为生长速率增加，所以韧带的破裂时间减小。随着剪切流速度差的增大，韧带收缩的形成时间提前，卫星液滴的直径增大。随着卫星液滴直径的增加和主液滴直径的减小，液滴直径的分散性减小，使得直径均匀。
2022-05-23 physics.flu-dyn
Size distribution of a drop undergoing breakup at moderate Weber numbers
本文通过阴影成像和数字同轴全息技术研究中等韦伯数下液滴双袋破碎，发现其呈双峰尺寸分布，并验证Jackiw-Ashgriz模型能有效预测不同韦伯数下的液滴尺寸分布。
2023-02-23 physics.flu-dyn
Modeling and Detailed Numerical Simulation of the Primary Breakup of a Gasoline Surrogate Jet under Non-Evaporative Operating Conditions
在本研究中，进行了详细的数值模拟，以调查在非蒸发的“喷雾G”的操作条件下的汽油替代射流的主要破碎。由发动机燃烧网络（ECN）开发的喷雾G喷射器和操作条件代表了喷雾引导汽油喷射的早期阶段。为了将计算资源集中在解决初级破碎上，对喷射器几何形状进行了简化。通过在入口处指定非零喷射角来模拟内部流动对初级破碎的影响。非零喷射角的结果，在射流穿透速度的增加，也偏转的液体射流。对喷射角进行了参数研究，并将数值结果与实验数据进行了比较，以确定最能代表喷雾G条件的喷射角。非零喷射角在液体射流中引入了方位不均匀的速度，这反过来又影响射流表面上的不稳定性发展以及射流头的变形和破碎。不对称的初级破碎动力学最终导致液滴尺寸分布的方位角变化。液滴的数量随方位角的变化而显著变化，但有趣的是，不同方位角的液滴尺寸的概率密度函数（PDF）塌缩成自相似的轮廓。还进行了分析，以估计在本模拟中未分辨的微小液滴的百分比和统计数据。的方位角的PDF也被提出，这也被示出表现出一个自相似的形式，随着时间的推移变化不大。最后，开发了一个模型来预测液滴数量作为液滴直径，液滴所在的方位角和时间的函数。
2020-05-28 physics.flu-dyn
Subgrid scale modeling of droplet bag breakup in VOF simulations
针对液膜破碎的网格依赖性阻碍大规模喷雾系统建模的问题，提出结合双平面界面重构与半解析模型的亚网格液膜形成破碎框架，在低分辨率下仍匹配实验结果，计算成本较自适应网格细化法低三个数量级。
2024-05-21 physics.flu-dyn
Coupled population balance and large eddy simulation model for polydisperse droplet evolution in a turbulent round jet
采用粒子数平衡模型和大涡模拟（LES）相结合的方法，研究了油滴在湍流射流中的演化过程，并考虑了油滴破碎的影响。在模拟湍流多相射流中的二次破碎时，一个关键的未知数是在喷嘴出口附近的一次破碎区内产生的流入尺寸分布。为了简单起见，通常使用单分散注入流入条件，但这种选择通常是不现实的。为了提供更现实的入口条件LES，我们开发了一个一维（1D）的包裹模型来预测的演变的分散相沿射流中心线由于平流，径向湍流输送和液滴破碎的综合影响，由于湍流的区域更接近的喷嘴，不能使用粗LES解决。用远离喷管的实验数据对模型进行了验证。一维模型也被用来产生一个初始的尺寸分布，用于在一个粗分辨率LES的湍流射流。使用欧拉LES方法对离散化液滴尺寸分布的每个箱的数密度场进行建模，并对每个箱求解标量输运方程。LES的结果进行了比较，发表的实验数据，具有良好的一致性，我们研究的统计数据的速度场和浓度的多分散油滴羽流为两个液滴韦伯数。我们发现，浓度的中心线衰减率为不同的液滴尺寸的修改在破碎为主的区域。与雷诺平均方法不同，LES还允许我们量化由于湍流引起的尺寸分布变化。我们量化的径向和轴向分布和变化的关键量，如索特平均直径，总表面积和液滴破碎的时间尺度，并探讨其敏感性的韦伯数。
2020-11-11 physics.flu-dyn
Experimental observation of end-pinching in the Rayleigh breakup of an electrodynamically levitated charged droplet
本文报道了带电液滴（直径~100-300 μ m）在电动天平中悬浮破碎现象的延时摄影实验。在分裂过程中，悬浮的带电液滴经历蒸发，导致液滴尺寸减小和相应的表面电荷密度增加。当表面电荷密度达到临界值（称为瑞利极限）时，液滴通过形成进一步激发高度带电的后代液滴的射流而经历分裂。使用高速摄像机以每秒1.3万帧的速度记录了液滴破碎过程的所有连续事件，例如液滴变形、破碎和在子液滴喷射后液滴松弛回到球形。观察到液滴从射流中喷射出3-5个后代液滴，表明端部收缩模式的破裂。然后观察到射流在喷射出总电荷的31%和总质量的~ 3%后松弛回来。提供了一个合适的理论来补充实验观察，并观察到一个合理的协议。此外，理论扩展的总质量损失和带电液滴的整个寿命的预测。
2020-07-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Breakup of diminutive Rayleigh jets
以足够大的速度从喷嘴排出液体导致连续射流，该连续射流由于毛细力而破碎成液滴。在这里，我们调查的形成微液滴的超高速成像从微米大小的射流破碎。喷流的小尺寸意味着100 ns {}量级的快速分裂时间尺度$τ_\mathrm{c} = \sqrt{ρr^3 / γ}$，并且需要每秒1400万帧的成像。我们直接将这些实验与包含惯性、表面张力和粘度的数值润滑近似模型进行比较[Eggers和Dupont，J. Fluid Mech.262，205（1994）; Shi，Brenner和Nagel，Science 265，219（1994）]。润滑模型允许有效地探索参数空间，以研究射流速度和液体粘度对卫星液滴形成的影响。在相图中，我们确定卫星液滴的形成被抑制的区域。我们比较了润滑近似模型和边界积分（BI）计算之间的液滴在夹断的形状，显示在夹断的最后时刻的偏差。尽管有这种差异，夹断时间和液滴和卫星液滴的速度从润滑近似获得的结果同意与高速成像结果。
2010-11-01 physics.flu-dyn
Deformation and breakup dynamics of droplets within a tapered channel
在本文中，我们数值研究了乳状液滴在具有窄收缩的锥形微通道中流动的破碎动力学。多组分流体与近接触相互作用的介观尺度方法捕获的收缩内相互作用的液滴的变形和破碎动力学，与实验证据一致。此外，它允许详细调查发生在破碎阶段的流体动力学现象。最后，引入并分析了一个合适的变形参数来表征系统的变形状态，通过检测在狭窄通道中流动的相互作用的液滴对。
2021-08-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Breakup of finite-size liquid filaments: Transition from no-breakup to breakup including substrate effects
这项工作研究了破碎的有限尺寸的液体细丝，也包括基板的影响，使用直接数值模拟。研究的重点是三个参数的影响：Ohnesorge数，惯性力和表面张力的粘性力的比率，液体长丝的纵横比，并在有一个基板，基板上的流体滑移的措施，即滑移长度。通过这些参数，可以确定液丝在向其最终平衡态演化的过程中是否断裂。确定了三种情况：坍缩成单个液滴，分裂成一个或多个液滴，以及分裂后重新凝聚成单个液滴（或甚至可能是重新凝聚后的另一次分裂）。的结果进行了比较，在文献中提供的独立的液体长丝。研究结果表明，基板的存在促进分裂的长丝。还讨论了滑移度对破碎的影响。参数域区域进行了全面的探索时，包括滑移效应。还进行了一个实验的情况下，以说明的崩溃和分裂的有限尺寸的硅油丝支撑在基板上，展示在物理配置的崩溃的临界长度。最后，直接的数值模拟揭示了惊人的新的细节到低Ohnesorge数的分裂模式，其中的动态是快速的，实验成像是不可用的，因此，我们的研究结果显着扩展的范围内的Ohnesorge数超过灯丝分裂已被认为是。
2018-08-02 physics.flu-dyn
Size distribution modelling of secondary atomization in spray of plain-jet airblast atomizer with finite stochastic breakup model
本文对六股环形射流平面气流式喷嘴中喷雾的二次雾化进行了实验研究。具有受控速度和压力的空气横流被施加到横向射流。将液体射流（Re=12000）喷射到气流（Weg为1250-3000）中，对0.8-1.6 mm的不同喷射直径进行实验分析。通过Malvern Mastersizer X在雾化器的完全雾化区域进行粒度分布测量。在第二或最终雾化阶段的液滴尺寸分布也由有限随机破碎模型建模，该模型需要定义4个参数，即初始液滴直径、最大稳定液滴尺寸、最小质量比和液滴破碎概率。模型近似与实验结果吻合得很好。考虑到液体射流的动态特性，模型和实验之间的这种显著一致性在最佳雾化性能方面是非常有用的。
2021-06-08 physics.flu-dyn
Bag Film Breakup of Droplets in Uniform Airflows
本研究通过数值模拟结合流形消亡算法，研究了均匀气流中液滴的袋状破碎，实现了碎片统计的网格收敛，并揭示了奥内佐格数对碎片尺寸的非单调影响，为多相流模拟和海沫生成研究提供了新工具。
2023-06-23 physics.flu-dyn
Atomization modes for levitating emulsified droplets undergoing phase change
我们描绘和检查不同的破碎模式下的蒸发油包水乳化液滴声悬浮。乳液液滴由作为油的癸烷/十二烷/十四烷组成，而水浓度在10%至30%（v/v）之间变化。在不同的激光照射强度下加热液滴，观察到液滴表现出三种广泛的破裂机制，即，通过气泡生长、片破裂和灾难性破裂的破裂。这些模式的崩溃的发生被认为是主要依赖于组件之间的波动性差异。水/癸烷乳状液中的早期成核导致蒸汽泡的生长，其特征在于液滴表面上的波传播的复杂图案。这些图案的形成表明，短的时间尺度和长度尺度的波图案是法拉第不稳定性的表现，触发的液滴表面上的声场诱导的共振。相反，由于不可辨别的小尺寸气泡的破裂，片状破裂主要发生在由具有相对高挥发性差异的组分组成的乳液（水/十二烷乳液）中。对于具有显著巨大挥发性差异的乳液（水/十四烷乳液），发生强烈的灾难性破裂，其中液滴经历迅速碎裂成细的次级液滴。
2020-02-20 physics.app-ph physics.flu-dyn
A Viscoelastic Model for Droplet Breakup in Dense Emulsions
本文提出耦合群体平衡与液滴形状演化的STEPB模型，以液滴形状决定破碎速率，用于预测稠密乳液中液滴在复杂流动下的破碎行为，并通过阶跃剪切模拟和稳态实验对比验证了模型能力与不足。
2023-05-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spatially-Resolved Characterization of Oil-in-Water Emulsion Sprays
本研究涉及的压力，空间位置，和油乳液的应用对所得到的液滴的大小，偏心率，以及速度分布，所有这些都是在确定喷雾应用过程中的液滴的分散动力学的重要信息的影响。利用使用数字同轴全息术（DIH）测量的上述液滴信息进行实验。结果表明，体积液滴尺寸分布（VDSD）的跨度很宽，从小于200 μ m的大小超过2毫米。水包油乳液的应用在很大程度上导致较小液滴的抑制，而VDSD对增加油体积分数超过临界水平相对不敏感。DIH还能够确定尺寸相关的液滴偏心率和速度测量。有趣的是，水包油乳液的应用通常会降低偏心率，在喷雾扇的中心比在边缘更显著。我们将这种减少归因于薄片厚度的增加，从而降低了特征收缩率，这与使用高速阴影法的观察结果一致。在所有情况下，水包油乳液液滴具有比同等尺寸的水滴更高的速度。我们将其归因于水包油乳液中喷雾破碎过程的早期作用、破碎期间表面能产生减少（较大液滴）以及水包油乳液破碎期间能量耗散减少，从而导致破碎过程后平移能量增加。因此，似乎水包油乳液施用同时抑制小液滴形成并增加液滴速度，从而增加农业施用中的喷雾穿透。
2021-01-30 physics.flu-dyn
Droplet impact and Leidenfrost dynamics on a heated post
本研究探讨了液滴撞击加热毫米柱的流体破碎和莱顿弗罗斯特动力学。使用高速光学和红外成像，我们调查的液滴寿命，破碎和沸腾模式，以及不同的基板的冷却性能。与平坦基板相比，柱基板导致更短的液滴寿命和高20°C的莱顿弗罗斯特温度，这归因于沿着柱的高度的混合沸腾模式和额外的钉扎。对于低于莱顿弗罗斯特点的温度，在核沸腾状态下，后基板也提供了比其平坦对应物更大的最大温度下降。增强的冷却能力可以归因于更好的液滴钉扎和扩大的液滴-基板接触面积。在倾斜表面上的冲击中，立柱的卓越冷却性能变得尤为明显，立柱成功地防止了液滴的滚动和反弹，使最大局部温度下降增加了51%至180%。有趣的是，在略高于莱顿弗罗斯特点的温度和韦伯数的一个相对较窄的范围内，后基板上的液滴反弹，而不是打破了由于惯性，毛细管和气泡（薄膜）动力学的复杂的相互作用。总的来说，研究结果表明，一个大尺度结构增加莱顿弗罗斯特温度，并提高液滴破碎和界面传热效率在非等温液滴的影响。
2022-10-09 physics.flu-dyn
Droplet Breakup Against an Isolated Obstacle
Emory University（埃默里大学）
研究通过实验和模拟揭示了液滴与障碍物碰撞时破裂的条件，定义了破裂数Bk与毛细数的关系，并发现破裂概率随对称性变化而变化。
2026-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of trap potential on the Rayleigh breakup of a levitated charged droplet
瑞利不稳定性的结果，在分裂的带电液滴，悬浮在一个四极阱，已在文献中进行了研究，但只有很少。我们在这里报告的不对称分裂的带电液滴，悬浮在一个松散的陷阱，其中，液滴是稳定在一个偏离中心的位置在陷阱。悬浮的这个方面导致带电液滴的不对称分裂，主要是在与重力方向相反的方向上。在第一种研究中，我们使用高速成像以每秒几十万帧的速度捕获了喷射喷射后液滴变形、破裂和松弛的连续事件。还探讨了电动势阱参数（例如施加电压）以及物理参数（例如液滴尺寸、重力和电导率）对液滴破碎特性的影响的相关问题。观察到陷阱强度对变形（对称和不对称）的明显影响。此外，发生非对称破碎的磁极处的锥角几乎与实验中所研究的外加磁场无关。所有的实验观察进行了比较，使用边界元法（BEM）在斯托克斯流动限制的数值模拟。边界元模拟也扩展到其他实验可实现的参数。据观察，破碎主要是场的影响，而不是场诱导。一个合理的理论的观察报告，和一个敏感的作用的符号的电荷的液滴和符号的端盖电位，以及偏离中心的位置的液滴在陷阱中。
2019-08-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Deformation and breakup of a ferrofluid compound droplet migrating in a microchannel under a magnetic field: A phase-field-based multiple-relaxation time lattice Boltzmann study
本研究首次通过相场多弛豫时间格子玻尔兹曼方法，系统研究了磁场下微通道中铁磁流体复合液滴的变形与破裂，发现磁场方向与铁磁流体位置可调控形态并延缓破裂，并建立了五种流态图。
2025-06-16 physics.flu-dyn
Droplets in isotropic turbulence: deformation and breakup statistics
通过均匀各向同性湍流的拉格朗日模拟，研究了中性浮力亚Kolmogorov椭球液滴的变形和破碎的统计特性。还研究了液滴的平均寿命与初始液滴尺寸和毛细管数的关系。以前由Olbricht、Rallison和Leal [J. Non-Newtonian Fluid Mech. $\mathbf{10}$，291（1982）]引入的液滴矢量模型被用于分析地预测上述量的行为。
2018-05-31 nlin.CD physics.flu-dyn
Extending the range of sizes of monodisperse core-shell hydrogel capsules from composite jet breakup by combined electrical and mechanical actuation
本研究通过结合电力和机械驱动的微流控策略，扩展了单分散核壳水凝胶胶囊的尺寸范围，实现了高单分散性，为定量生物测定奠定基础。
2025-03-27 physics.flu-dyn
Phenomenology of disruptive breakup mechanism of a levitated evaporating emulsion droplet
乳化液滴的雾化在从NextGen燃烧器到生物医学植入物制造的各种应用领域中普遍存在。对乳液中的雾化机制的理解可以导致高效系统的定制设计的范式转变，无论是在能源还是生物技术领域。在本文中，我们具体研究了蒸发无接触（声悬浮）乳化液滴（水-油）在外部加热下的破碎机理。在蒸发液滴的寿命期间观察到三种不同的制度。最初，液滴直径随时间线性回归，随后由于乳液组分之间的沸腾温度的显著差异而产生蒸汽泡成核。该气泡的破裂导致液滴的高强度破裂，从而导致残留液体以冠状片的形式推进。膨胀冠的面积与时间的平方成线性关系。据推测，液体片的膨胀使较大的水子液滴朝向边缘离心，导致独特的空间分离。随后，我们报告的第一个观察复杂的补丁（代表水的子液滴）和破裂的薄片相邻的补丁成孔（与孔的增长率范围从1.2到1.4米/秒）的上下文中的蒸发孤立的乳液液滴。孔的形成导致韧带的产生，所述韧带经历分裂成Sauter平均直径（SMD）约50 μm的次级液滴。
2020-02-17 physics.app-ph physics.flu-dyn
Confinement-induced evolution and breakup of viscoelastic filaments in microfluidic coflows
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
该研究通过实验结合分析，揭示微流体共流中限域粘弹性丝的破裂受耦合壁-剪切-弹性机制控制，建立了相关预测框架，明确了四种流型及失稳规律。
2026-08-07 physics.flu-dyn
Aerodynamic bag breakup of a polymeric droplet
本文实验研究聚合物液滴在袋式破碎 regime 下的空气动力破碎，揭示弹性对后期碎裂的抑制作用，并提出阶段划分与碎裂判据。
2023-09-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Translation-deformation coupling effects on the Rayleigh instability of an electrodynamically levitated charged droplet
使用悬浮在AC四极阱中的带电液滴的高速成像实验观察到的瑞利裂变过程的分裂路径被示出为通过在向上的方向上喷射射流（即，与重力方向相反）。为了解释这一典型的实验观察，我们进行了数值计算的基础上考虑惯性液滴悬浮电动使用四极电场的边界元法。模拟结果表明，重力引起的向下移动的陷阱中的下降的平衡位置导致显着的，大幅度的形状振荡叠加在中心的质量振荡的下降。这里的一个重要的观察是，由于所施加的四极场的形状振荡，导致足够的变形，作为触发器的不稳定性低于瑞利极限的发病，从而承认亚临界不稳定性。阱内的液滴的质心振荡遵循所施加的频率，与所施加的AC信号异相。因此，形状变形和液滴的动态位置的组合效应导致不对称分裂，使得瑞利裂变经由在变形液滴的北极处的喷射向上发生。
2021-06-12 physics.flu-dyn
Rayleigh breakup of a charged viscous drop via tip-streaming
对D. Duft，T.阿赫岑河穆勒湾A. Huber和T. Leisner，Nature 421，128（2003）关于带电液体液滴的不稳定性的顺序进展指出，形成射流，随后发射后代液滴，作为瑞利裂变过程的关键途径。尽管理论上取得了相当大的进展，但通过数学模型对这种破裂途径的定量理解在很大程度上仍然没有定论。这种限制主要是由于这样一个事实，即通常应用的静电边界条件的等势面可能是无效的锥形端附近的裂变点附近经历一个奇快的动态。考虑到这一点，我们解决的问题，通过调用的轴对称边界元法（BEM）的框架内的表面电荷动力学，在粘性的限制。放弃的等电位假设引起弱切向电应力，这原来是关键的贡献者出现的射流，随后形成的后代液滴。模拟进一步预测，后代液滴的大小遵循与液滴的电导率的逆幂律比例关系，并且较小尺寸的后代携带接近其瑞利极限的电荷。
2019-02-22 physics.flu-dyn
Droplet Bag Formation in Turbulent Airflows
本文通过数值模拟研究了湍流气流中液滴演化为袋状结构的过程，发现湍流提高了液滴扁平化时的阻力系数并导致后期倾斜和褶皱加剧，同时探讨了湍流间歇性及液气黏度比的影响。
2025-01-28 physics.flu-dyn
Ultrasound-controlled stream splitting in a microfluidic coflow
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Indian Institute of Technology Guwahati（印度古瓦哈提理工学院）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度甘地纳加尔理工学院）
研究微流控共流在外部声场作用下的响应，发现流体界面在声场作用下产生波动、分裂、迁移和流滴破裂等可逆界面状态，其中一种分裂模式能实现可控的流体分裂与滴生成，适用于高毛细数条件下的流体操控。
2026-04-07 physics.flu-dyn
Manifold death: a Volume of Fluid implementation of controlled topological changes in thin sheets by the signature method
流体体积（VOF）方法的一个众所周知的缺点是薄液膜或细丝的破裂主要是由数值方面而不是物理方面引起的。当薄膜的厚度达到网格尺寸的数量级时，发生破裂，并且通过细化网格，破裂事件被延迟。当细丝破裂时，由于VOF的质量守恒性质，产生许多液滴。因此，破碎的数值特征不允许在网格细化下获得所需的液滴尺寸分布的收敛。在这项工作中，我们提出了一种新的算法来检测和识别薄结构。首先，薄膜或韧带通过从体积分数获得的指标的二次矩来识别。一个多尺度的方法，使我们能够选择独立的网格分辨率的临界膜厚度。然后在薄膜厚度达到网格尺寸之前，通过在薄膜中打孔来诱导分裂。我们表明，该方法提高了收敛网格细化的液滴的尺寸分布和拟能。
2022-06-24 physics.flu-dyn
