Local evaporation flux of deformed liquid drops
液体分子在汽-液界面处从它们的液体本体逃逸到汽相是由蒸气扩散过程控制的，然而蒸气扩散过程几乎感觉不到该界面的宏观形状。在这里，由于重力和表面张力与各种界面轮廓变形的固着液滴是通过倾斜平面基板实现的。与水平衬底上具有对称帽的液滴相比，固着液滴几何形状的对称破缺导致不同的蒸发行为。而不是蒸汽扩散机制，热扩散制度在这里被定义为计算沿变形液滴界面的局部蒸发通量。局部热阻，其特征在于垂直于基板的液体层厚度，提出了与局部蒸发通量。我们发现，有和没有变形的液滴蒸发的最小通量在下降的顶点，而到一个最大的一个显着较大，但在接触线的有限值。与直觉相反，由于斜坡上的变形而偏离对称形状，令人惊讶地提高了总蒸发速率;并且接触角越小，提高越显著。倾斜度越大，整个蒸发过程越快，重力作用下的蒸发通量分布越不均匀。有趣的是，有了这个热通量的概念，可以想象接触线周围的固有热阻，这自然消除了蒸汽扩散模型中显示的蒸发通量的奇异性。详细的非均匀蒸发通量提出了控制具有工程应用的沉积物的自组装、微结构的方法，特别是在三维打印中，其中在斜坡上干燥是不可避免的。
2021-08-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Liquid Hertz Contact: softness of weakly deformed drops on non-wetting substrates
弱变形液滴在非润湿表面上的行为通常用线性模型来描述。我们表明，这些简单的图片不能占测量液滴的振动或反弹的超疏水基板上的动态。我们证明，在以前的作品中观察到的一些特殊的实验观察可以通过对数校正的线性模型来理解。
2012-09-24 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Relaxation of a highly deformed elastic filament at a fluid interface
我们进行实验，以研究在液体-空气界面的高度变形的弹性细丝的松弛。不同长度、直径和弹性模量的长丝的动力学在时间依赖性由时间尺度$τ= 8 πμL_o^4/B$缩放时坍缩为单个曲线。然而，弛豫在时间$τ$的很小一部分内完成。尽管时间尺度$τ$可以通过平衡线性弯曲力和粘性力来获得，但它似乎控制了我们实验的高度非线性状态。非线性数值模拟表明，由于沿长丝的张力产生的力与弯曲力相当，产生的净弹性回复力远小于任一项。我们在液-气界面进行粒子图像测速，以支持数值计算的结果。最后，我们发现，当长丝初始化在不对称的形状，它迅速去一个形状与对称的应力。这个对称化过程是完全非线性的，我们表明，对称曲率状态在任意大的变形能量最小化。
2016-09-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Soft wetting and the Shuttleworth effect, at the crossroads between thermodynamics and mechanics
非常柔顺的弹性材料，如薄膜或软凝胶，在被液滴润湿时会变形。通常认为，“软润湿”中的固体毛细作用可以用与液体表面张力相同的方法来处理。然而，固体界面的物理化学本身受到相对于弹性参考状态的任何变形的影响。这引起了在液体中没有对应物的现象：机械表面应力不同于表面中的过量自由能。在这里，我们指出了一些引人注目的后果，这种“夏特沃斯效应”的上下文中的润湿变形基板，如外观的弹性奇点和非常规的毛细管力。我们提供了一个软润湿（微观和宏观，力学和热力学）的不同观点之间的综合，并指出在该领域的关键开放问题。
2019-09-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Edge pinch instability of oblate liquid metal drops in a transverse AC magnetic field
本文研究了高频交流磁场作用下液态金属液滴的稳定性。根据标量磁位的表面积分导出了能量变分原理。这一原理被应用到一个薄的理想导电液体盘，这是用来模拟两个平行的绝缘板之间的水平间隙约束的液滴。首先分析了圆盘在小振幅谐和边缘扰动下的稳定性。解析解表明，当方位波数m= 2，3，4...当磁键数超过临界阈值Bm_c= 3 pi（m+1）/2时开始发展。最不稳定的是m=2模式，对应于椭圆变形。其次，强烈变形的平衡形状的数值模拟相结合的解决方案的标量磁位的表面积分方程的非结构化三角形网格上的相关能量最小化。边缘的不稳定性被发现导致的平衡形状的两个或三重旋转对称性取决于磁场强度和初始扰动。更高旋转对称性的形状是不稳定的，并回落到这两个基本状态之一。所开发的方法是有效的和足够准确的建模强烈变形的液滴形状。
2011-03-11 physics.flu-dyn
Anode-metal drop formation and detachment mechanisms in liquid metal batteries
我们用数值方法研究了Li中的局部短路||双液态金属电池。在一个经典的，三个液体层系统的原型，我们假设一个可感知的局部变形的锂盐界面。我们发现，总是存在一个临界电流，在该电流下，锂液滴被切断，并转移到双相。在第二种情况下，我们假设熔融的Li包含在金属泡沫中，并且由于润湿不足，在该泡沫下方出现小的Li液滴。该液滴在洛伦兹力的作用下变形，直到最终被夹断。在这里，临界电流略低于三层系统中的临界电流，并且观察到液滴转移和完全短路。最后，我们讨论了我们的模拟实验观察到的短路和非法拉第锂转移的相关性。
2021-08-23 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
Deformation and relaxation of viscous thin films under bouncing drops
薄的、粘性的液体膜受到冲击事件会变形。在这里，我们调查的自由表面油膜变形所产生的空气压力下的影响和反弹水滴积累。使用数字全息显微镜，我们测量的3D表面形貌的变形膜后立即下降反弹，分辨率低至20 nm。我们首先讨论如何在冲击过程中的膜最初变形，作为膜厚度，膜粘度，和下降的冲击速度的函数。随后，我们描述了变形薄膜在回弹后的缓慢弛豫过程。的宽度的扩大和扰动的振幅的衰减的标度律的实验获得，并发现是在很好的协议与润滑分析的结果。最后，我们到达一个详细的时空描述的油膜变形过程中出现的影响和反弹的水滴。
2021-07-12 physics.flu-dyn
Quasi-Two-Dimensional Drops
本文提出将液体限制在垂直壁面间形成准二维液滴，证明其在静止、运动及外场作用下可类比三维液滴，为简化研究复杂液滴现象并探索降维新物理提供平台。
2024-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Contact angles on a soft solid: from Young's law to Neumann's law
由于固体在毛细力的作用下发生弹性变形，因此液滴在软基底上形成的接触角不遵守经典的杨氏关系。固体的有限弹性也使得接触角不同于诺依曼定律预测的接触角，诺依曼定律适用于液滴漂浮在另一种液体上时。在这里，我们推导出一个弹性毛细模型的接触角在一个软固体，通过耦合的平均场模型的分子相互作用的弹性。我们证明，消失的弹性模量的限制产生诺依曼定律或其轻微的变化，这取决于在固体表面层的力的传输。当由表面张力与弹性模量之比$γ/E$定义的长度尺度达到几个分子尺寸时，出现接触角从刚性极限（杨氏）到柔性极限（诺依曼）的变化。
2012-05-13 physics.flu-dyn
Elastocapillary sequential fluid capture in hummingbird-inspired grooved sheets
受蜂鸟进食机制启发，提出一种利用弹性毛细变形实现两步顺序流体捕获的分层带槽薄片装置，可同时完成快速液体传输、等分与高约束，为微流控即时检验装置设计开辟新途径。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft 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
Experimental Observation of Bohr's Nonlinear Fluidic Surface Oscillation
玻尔在其职业生涯的早期发展了流体表面振荡的非线性理论，以研究液体的表面张力。他的理论包括多极表面振荡模式之间的非线性相互作用，超越了瑞利和兰姆的线性理论。它预测了一个特定的归一化幅度的$0.41\dot{6}η^2$八极组件，非线性诱导的四极一个幅度的$η$远小于单位。没有实验证实这一预测已报告。尽管如此，多极组件的准确测定是重要的，如在光纤纺丝，薄膜吹制和最近在光流体微腔的射线和波的混沌研究和光子学应用。在这里，我们报告实验验证他的理论。利用光学前向衍射技术，测量了从变形微孔中喷出的表面振荡液柱在极限位置处的横截面边界轮廓。我们在各种实验条件下得到了一致的$0.42\pm0.08$系数。我们还测量了由液体射流的横截面段形成的二维空腔的共振模式谱。所观察到的光谱与假定系数为$0.415\pm0.010$的波动计算吻合得很好。我们的测量建立了玻尔流体力学理论的第一个实验观察。
2015-04-20 nlin.CD physics.flu-dyn physics.optics
Total-internal-reflection deflectometry for measuring small deflections of a fluid surface
我们描述了一种方法，利用全内反射在水-空气界面内的一个大的，透明的坦克，测量界面的偏转。使用这种配置，我们得到一个光学设置的液体表面作为一个变形镜。的设置被证明是非常敏感的反射水面，这是通过可视化的参考图案的反射检测到的非常小的干扰。当水面变形时，它会反射参考图案的扭曲图像，类似于合成纹影设置。使用合适的图像相关方法分析图案的失真。由此获得的位移场与水面的局部空间梯度相关。在最小二乘意义上的梯度场积分，以获得完整的瞬时重建的水面。当固体物体刚好放置在水面上方时，这种方法特别有用，其存在使得液体表面以其他方式光学不可接近。
2021-10-25 physics.flu-dyn physics.ins-det physics.optics
Fluidic Shaping over arbitrary domains: theory and high order finite-elements solver
Faculty of Mechanical Engineering, Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院机械工程学院）；Department of Materials, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院材料系）
本文提出在任意域上流体成形的理论基础及高阶有限元求解器，用于准确解析液界面的地形和曲率。
2026-02-16 math-ph math.MP physics.flu-dyn
