Air entrainment by an inclined smooth water jet
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire de Physique des Solides（固体物理实验室）；Carlos III University of Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Department of Thermal and Fluids Engineering（热流体工程系）；Sorbonne Université（索邦大学）；Soft Matter Sciences and Engineering, ESPCI Paris, PSL University（软物质科学与工程，巴黎高等物理化工学院，PSL大学）
研究倾斜水射流冲击水面时空气卷入机制，揭示波场不稳定性导致气泡分布的核心过程。
2026-05-12 physics.flu-dyn
Plasmonic Bubble Nucleation and Growth in Water: Effect of Dissolved Air
在连续的激光照射下，浸入水中的贵金属纳米颗粒可以迅速升温，导致所谓的等离子体气泡的成核。在这项工作中，我们希望进一步了解气泡的成核和生长机制。特别是，我们定量地研究了溶解空气的量对气泡成核和生长动力学的影响，无论是对于初始的巨大气泡，它在打开激光器后不久形成，主要由蒸汽组成，还是对于气泡的最终生命阶段，在此期间，它主要包含从水中排出的空气。我们发现气泡的成核温度依赖于气体浓度：气体浓度越高，气泡的成核温度越低。此外，长期的diffusiondominated气泡生长是由气体浓度。对于空气再平衡水和空气过饱和水，气泡的半径随R（t）~t^1/3而增大。相比之下，在部分脱气的水中，生长要慢得多，因为即使在我们达到的最高温度下，水仍然不饱和。
2020-02-03 physics.flu-dyn
Improving the measurement of air-water flow properties using remote distance sensing technology
本研究针对遥感技术应用于高掺气水流测量存在的基本问题，验证了激光距离传感器可测裹挟空气浓度，双激光三角装置能提取上部流区水气参数，推动了水气流动特性的远程测量发展。
2024-08-16 physics.flu-dyn
Shear instability of an axisymmetric air-water coaxial jet
本文研究了环形快速气流对圆形液体射流的不稳定性。我们测量几个几何形状和空气/水的速度的剪切不稳定波的频率。然后，我们进行了线性稳定性分析，并表明，有三个竞争机制的不稳定：对流不稳定，绝对不稳定的表面张力驱动，和绝对不稳定的约束驱动。我们比较这个分析与实验结果的预测，并提出在每个政权的波频率的标度律。最后，我们介绍的标准来预测这三个政权之间的界限。
2018-02-07 physics.flu-dyn
Morphological instability of the solid-liquid interface in crystal growth under supercooled liquid film flow and natural convection airflow
冰柱表面的环状波纹是过冷水膜流动下冰生长过程中冰水界面形态不稳定的一个例子。冰柱的表面通常覆盖有波长约1 cm的波纹，并且波长似乎几乎与外部温度、冰柱半径和体积水流速无关。水层的一侧是水-气界面，另一侧是正在生长的冰。这是一个比较复杂的具有两个界面的运动相边界问题。最近的一项理论工作[K。Ueno，Phys.Rev.E68，（2003）021603]以解决产生波纹的潜在不稳定性是基于冰柱周围不存在气流的假设。在本文中，我们扩展了以前的理论框架，包括水-气表面的自然对流气流，并考虑是否自然对流气流的影响上产生的波纹的波长在冰面上是必不可少的或没有。
2011-02-24 physics.flu-dyn
Dynamics of a Camphoric Acid boat at the air-water interface
我们报告的实验上的琼脂糖凝胶片加载的草酸（C-船）设置成自运动的界面张力梯度在空气-水界面。我们观察到三种不同的模式的C-船运动：谐波模式，其中的C-船的速度正弦振荡的时间，一个稳定的模式，其中的C-船保持恒定的速度，和松弛振荡模式，其中的C-船保持接近零的速度之间的突然跳跃的速度和位置在定期的时间间隔。而所有这三种模式已分别在不同的系统中，我们表明，它们属于一个共同的描述。通过十二烷基硫酸钠（SDS）控制空气-水的表面张力，实验推导出樟脑酸（CA）与周围环境的表面张力差异导致的三种自推进模式。
2017-01-24 physics.flu-dyn
Transition from bubbling to jetting in a co-axial air-water jet
在这篇简短的通讯中，我们实验研究的流动状态，出现在同轴的空气-水射流排放到停滞的空气大气中，我们提出了一个简单的解释，其发生的线性，本地，时空稳定性理论的基础上。除了水-空气速度比$u=u_w/u_a$的足够低的值的周期性起泡制度的存在之外，我们的实验揭示了速度比高于临界速度比$u_c$的喷射制度的存在。在鼓泡状态下，气泡周期性地从空气韧带的尖端形成，空气韧带的长度随着$u$而增加。然而，当$u> u_c$时，在液体同向流的核心内观察到细长的气体射流。由于在喷射制度的下游变化的流场是缓慢的，我们进行了一个本地的，线性的时空稳定性分析与均匀的速度分布模型的空气-水射流的流场。类似的过渡从滴到喷射在毛细管液体射流，分析表明，从起泡的喷射制度的变化可以理解的绝对对流不稳定性的过渡。
2019-12-09 physics.flu-dyn
Bouncing-to-wetting transition for impact of water droplets on soft solids
被液滴撞击的软表面比刚性表面在下面捕获更多的空气。空气膜的延长的寿命不仅促进了撞击液滴的弹跳行为，而且增加了空气膜本身与通过毛细波在液滴内部形成的空气腔之间相互作用的可能性。这样的相互作用可通过所谓的凹坑反转现象引起捕获的空气膜的破裂并抑制弹跳。在这项工作中，我们系统地研究了空气腔崩溃和空气膜破裂的水滴冲击软，疏水表面之间的关系。通过构建一个弹跳润湿相图的基础上被困的空气膜的破裂动力学，我们观察到的制度，其中空气膜破裂是由凹坑反转引起的一贯分离弹跳制度和润湿是由随机破裂。我们还发现，空气膜破裂的酒窝反转，反过来，影响的塌陷动力学的空气腔和由此产生的高速射流。然后，我们提供了一个详细的表征的空气腔和随后的喷射的崩溃动力学。
2021-05-11 physics.flu-dyn
Collisions of micron-sized, charged water droplets in still air
我们调查的影响，电荷的碰撞流体动力学相互作用，微米大小的水滴通过静止的空气沉降。带电液滴的相对动力学由流体动力学相互作用、粒子和流体惯性以及静电力决定。我们分析所产生的相对动力学相反的荷电液滴，通过确定其不动点和稳定和不稳定的流形。鞍点的稳定流形形成了一个分界线，将碰撞的轨道与不碰撞的轨道分开。从这个理论得到的定性结论与实验非常吻合。
2021-06-22 physics.flu-dyn
Air-water cavity in multi-plunging jet impacts
Université Lyon 1, LMFA, UMR5509, CNRS, École Centrale de Lyon, INSA Lyon（里昂第一大学，法国国家科学研究中心联合研究实验室5509，里昂中央理工学院，里昂国立应用科学学院）
本研究发现紧密排列的多射流冲击会形成穹顶状气水空腔，阐明其气泡产生等机制，测量不同参数下的空腔尺寸，提出其由液体卷吸形成的机制。
2026-08-14 physics.flu-dyn
It's Alive! Spontaneous Motion of Shear Thickening Fluids Floating on the Air-Water Interface
在这个流体动力学视频中，我们展示了漂浮在水面上的剪切增稠胶体分散体的细丝的自发随机运动。该流体是气相二氧化硅纳米颗粒在低分子量聚丙二醇（PPG）溶剂中的分散体。没有施加任何外力或外力。观察到的运动是由强表面张力梯度驱动的，因为聚丙二醇从长丝缓慢扩散到水中，导致观察到的马兰戈尼流。通过二氧化硅纳米颗粒和PPG之间的吸引力相互作用，细丝构造夸大了运动。
2013-10-12 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
Water-to-air transfer of nano/micro-sized particulates: enrichment effect in bubble bursting jet drops
分散在液体中的气泡广泛存在于许多自然和工业过程中，并且在其从形成到上升到破裂的寿命期间在介导传质中起关键作用。特别是，存在于大量水中的纳米/微米尺寸的颗粒和生物体可以在气泡破裂期间喷射的喷射液滴中高度富集，从而影响全球气候和公共健康。然而，这种富集的详细机制仍然不清楚，富集系数难以预测。在这里，我们通过实验研究了气泡破裂射流滴中纳米/微米级颗粒的富集，并强调了底层的流体动力学机制，结合气泡破裂和破裂对颗粒传输的影响。标度法的富集因子，随后提出了合理地描述我们和以前的实验结果。我们的研究可能为与气泡破裂相关的微生物的水到空气的转移提供新的见解。
2022-03-19 physics.flu-dyn
Birth and growth of cavitation bubbles within water under tension confined in a simple synthetic tree
在张力下的水，可以在包括树木血管在内的几个系统中找到，是亚稳态的。空化可以自发地发生，形成气泡。我们研究了水凝胶微腔内自发或触发空化的动力学。结果表明，一个稳定的气泡创建后，只有微秒的时间尺度，瞬态振荡。然后，扩散驱动的膨胀导致空腔的填充。分析表明，气泡的成核释放了几十MPa的张力，并且一个简单的模型捕获了膨胀过程的不同时间尺度。
2012-11-13 cond-mat.other physics.flu-dyn
Discussion on "Resurrecting a Neglected Measurement Technique for Air-Water Flows"
本文针对气-水流动中掺混空气与卷入空气的区分难题，提出一种相检测探头信号判别方法，可直接从现有双探头数据中分离两类空气，替代传统浸入式探头。
2025-02-16 physics.flu-dyn
Kinetic, potential and surface tension energies of solitary waves in deep water
本文给出了深水中孤波的动能、势能和表面张力能之间的精确关系。如果重力的作用方向与物理现实相反，我们就可以推断，在没有表面张力的影响下，它不存在。
2015-09-01 math-ph math.AP math.MP
Developing the next generation of dual-tip phase-detection probes for air-water flow experiments
本研究针对传统双尖端相位检测电导探针的设计局限，研发了带印刷电路板电极和可拆卸传感头的下一代探针，经验证其精度高、易更换，有望提升气液流实验重复性与领域可及性。
2024-08-15 physics.flu-dyn
Air Entrapment and its effect on Pressure Impulses in the slamming of a Flat Disc on Water
在液体撞击事件中，环境空气的存在在影响撞击前液体表面的形状和撞击时产生的载荷分布方面起着至关重要的作用。我们研究了在一个简化的几何形状的冲击载荷的滞留空气的效果，通过砰地一个水平的平板上的固定水浴在一个良好的控制速度。我们展示了空气捕获如何影响压力峰值在不同的径向位置上的光盘，如何影响的压力脉冲，以及如何本地的压力脉冲不同，从面积积分（力）脉冲的影响。更具体地说，我们发现，空气层的原因逐渐积累的负载达到峰值之前，并表明，这种积累遵循惯性缩放。此外，相同的局部压力脉冲在光盘中心被发现低于相应的（面积积分）力脉冲在整个光盘。虽然（面积积分）力脉冲接近于Batchelor（1967年，第6.10节）和Escherheen & McMahon（1996年）的经典结果，但发现盘中心（被困空气层最厚的地方）的局部压力脉冲更接近Peters等人（2013年）对空气冲击的理论估计。
2021-07-14 physics.flu-dyn
Air entrainment and gas transfer processes in wave breaking events
本文通过高保真两相数值模拟研究不同破碎强度行进波的空气卷吸与界面气体传输，揭示传输速度与能量耗散率的1/4次方关系。
2025-06-14 physics.flu-dyn
Marangoni spreading due to a localized alcohol supply on a thin water film
使两种可混溶流体的界面接触自然会产生表面张力的强梯度。在这里，我们调查这样的马兰戈尼驱动的流动，通过不断提供异丙醇（IPA）的水膜，使用微米级的小滴的IPA-水的混合物。这些液滴在表面张力中产生局部降低，这导致水膜中的圆形和薄区域的开口。在薄区域的边缘处，存在生长并收集膜的水的边缘。我们发现扩散半径的尺度为$r \sim t^{1/2}$。假设表面张力的梯度在圆形开口的整个尺寸上是平滑的，这个结果可以从马兰戈尼应力和粘性应力之间的平衡来解释。我们推导出一个标度律，准确地预测IPA通量的影响，以及在内部的扩展前的薄膜的厚度。
2013-12-23 physics.flu-dyn
Motion of an air bubble under the action of thermocapillary and buoyancy forces
提出了一种新的处理表面张力梯度驱动流动的方法。使用一个开源的Navier-Stokes方程求解器，{ \it Basilisk}，和目前的配方，我们调查周围介质中的液滴/气泡的热毛细迁移。已经进行了几个验证练习，这表明，目前的求解器是一个强大的调查界面流动与可变表面张力。众所周知，由于界面张力而产生的切向和法向表面力的数值模拟是一项具有挑战性的任务。我们已经表明，本方法不需要人工涂抹的表面张力的界面，从而预测的终极速度的气泡/液滴迁移由于施加的温度梯度的理论值非常好。它还表明，本求解器提供了准确的结果表现出的重力和热毛细力的问题，同时，和有用的高粘度和密度比的系统。
2018-06-18 physics.flu-dyn
Instability of stratified air-water flows in circular pipes
本研究通过考虑三维无穷小扰动与界面变形的线性稳定性分析，探究水平圆管分层气水流动的稳定性，给出稳定性图等结果，揭示多类临界扰动模式并验证管径标度律与简化几何的适用性。
2024-03-09 physics.flu-dyn
Surface-tension-driven evolution of a viscoplastic liquid coating the interior of a cylindrical tube
肺中气道闭合的一种机制是衬在气道壁上的粘液层的表面张力驱动的不稳定性。我们研究的不稳定性的轴对称层的粘塑性宾汉液体涂层内部的刚性管，这是一个简单的模型，考虑到屈服应力的粘液气道。利用长波理论导出了液层厚度的演化方程，并由此导出了更简单的薄膜演化方程。在薄膜的情况下，我们表明，两个分支的边际屈服的静态解的演化方程可以用来预测触发不稳定性和量化如何增加毛细管宾汉数（一个参数测量屈服应力相对于表面张力）所需的初始扰动的大小减少最终变形的层。使用数值解的长波演化方程，我们量化的临界层厚度所需的形成一个液体塞在管中的毛细管宾汉数增加。我们讨论了这些研究结果的意义，在阻塞性条件下，如囊性纤维化，其中粘液层往往较厚，并具有较高的屈服应力建模气道关闭。
2022-05-17 physics.flu-dyn
Collapse of a non-axisymmetric, impact-created air cavity in water
水中圆柱形空泡的轴对称溃灭遵循具有对数修正的普适幂律。尽管如此，有人提出，引入一个小的方位角扰动会引起长期记忆效应，反映在振荡中，不再是普遍的，但记住了初始条件。在这项工作中，我们通过驱动一个金属盘通过初始静止的水面，并观察其随后的重力引起的崩溃创建非轴对称的空气腔。腔的特征在于具有单模数$m$和振幅$a_m$的方位谐波扰动。对于小的初始变形幅度（平均盘半径的1%或2%），空腔壁在塌陷期间线性振荡，具有几乎恒定的幅度和增加的频率。随着振幅的增加，更高的谐波被触发的振荡，我们观察到更复杂的夹断模式。对于小振幅扰动，我们将我们的实验结果与Schmidt等人（2009年）的振荡振幅模型和Bergmann等人（2009年b）先前提出的轴对称撞击产生的空腔坍塌模型进行了比较。通过结合这两种模型，我们可以重建夹断之前的任何时刻的三维形状的腔。
2012-03-02 physics.flu-dyn
Effect of submerged vegetation on water surface geometry and air-water momentum transfer
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本研究通过多相模拟揭示水下植被对水面形态和气-水动量交换的影响，发现植被虽改变水面形态但不改变等效粗糙度，为波缓解和边界层建模提供新视角。
2025-11-12 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Contactless rheology of finite-size air-water interfaces
我们提出了非接触式原子力显微镜测量的刚性球和气泡在水中的微尺度的流体动力学相互作用。气泡的大小被发现有显着的影响，由于长程毛细变形的空气-水界面的响应。为了合理化的实验数据，我们开发了一个粘毛细润滑模型占有限尺寸效应。实验和理论之间的比较使我们能够测量空气-水的表面张力，没有接触，铺平了道路，对污染的空气-水界面的强大的非接触式张力测量。
2021-03-02 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Comment on ``Air bubbles in water: A strongly multiple scattering medium for acoustic waves" [Phys. Rev. Lett. 84, 6050, 2000]
我们评论最近的一封信在物理。（M.卡费萨基河S. Penciu和E. N. Economou，Phys. Rev. Lett. { \bf 84}，6050（2000））
2000-07-04 physics.flu-dyn physics.gen-ph
Air expansion in the water rocket
我们研究了水火箭在推力阶段的热力学，考虑到空气与水蒸汽的膨胀，蒸汽冷凝和从环境中获取的能量。我们建立了一个简单的实验装置与一个固定的瓶和验证，在瓶内的气体膨胀是很好的近似多变过程$PV^β$ =常数，其中参数$β$依赖于初始条件。我们找到一个解析表达式的$β$，它只依赖于热力学初始条件，是在良好的协议与实验结果。
2012-11-08 physics.class-ph physics.flu-dyn
Solitary wave solutions and their interactions for fully nonlinear water waves with surface tension in the generalized Serre equations
用数值方法研究了表面张力对完全非线性长表面水波的影响。在亚临界和超临界表面张力制度的各种孤立波和它们的相互作用之间的差异。在临界表面张力的情况下，给出了新的峰值行波解的解析表达式。数值实验采用基于光滑三次样条函数的高精度有限元法和四阶显式Runge-Kutta方法。
2018-04-13 math.AP nlin.PS physics.class-ph
Surface Tension dominates Insect Flight on Fluid Interfaces
在二维空气-水界面上飞行，身体重量由表面张力支撑，是一种独特的运动策略，非常适合水面上的环境生态位。虽然以前描述过的介体基础水生昆虫，如石蝇，界面飞行的生物力学从来没有被分析过。在这里，我们报告界面飞行作为适应行为睡莲甲虫（Galerucella nymphaeae，林奈1758），这也是灵巧的空中飞行员。我们提出了第一个定量生物力学模型的界面飞行昆虫，揭示了一个复杂的相互作用的毛细血管，空气动力学和神经肌肉力量。我们表明，睡莲甲虫使用他们的跗爪，重视自己的接口，通过流体接触线钉在爪。我们使用高速成像研究界面飞行轨迹的运动学，并构建一个描述飞行动力学的数学模型。我们的研究结果表明，非线性表面张力力使界面飞行大力昂贵相比，在相对较高的速度特性的睡莲甲虫的空中飞行，并导致混沌动力学自然出现在这些制度。我们确定的毛细管重力波阻力和振荡的表面张力的力量，占主导地位的界面飞行的关键作用，显示空气-水界面提出了一个从根本上修改的力景观扑翼飞行相比，空气。
2016-01-08 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Surface tension effects on flow dynamics and alveolar mechanics in the acinar region of human lung
在过去的几年中，计算流体动力学（CFD）模拟、体外设置和实验性离体方法已被应用于许多肺泡几何形状。他们的目的是研究和检查气流模式，颗粒运输和颗粒肺泡壁沉积分数。这些研究对于制药和毒理学研究都是必不可少的，尤其是在当今威胁性的COVID-19病毒不断升级的情况下。然而，大多数这些研究忽略了表面活性剂层，覆盖肺泡和空气表面活性剂的表面张力对流动动力学和空气肺泡表面力学的影响。本研究采用了一个现实的人类呼吸轮廓4.75，强调表面活性剂层的重要性，通过数值比较的气流现象之间的表面活性剂丰富和表面活性剂缺乏的模型。腺泡模型表现出生理上准确的肺泡和导管尺寸从肺代18延伸到23。近端肺代经历占主导地位的再循环流，而远端肺泡区域的更远代表现出占主导地位的径向流。在表面张力富集模型中，表面张力值在吸气和呼气期间交替变化。在表面活性剂缺乏的模型中，只有水覆盖肺泡壁。结果表明，肺泡中的表面活性剂缺乏会不利地改变气流行为，并通过产生涡流产生不稳定的混沌呼吸，伴随着更高的涡度和速度幅度。此外，高空气-水表面张力在表面活性剂缺乏的情况下，被发现诱导较高的剪切应力值比表面活性剂丰富的情况下的肺泡壁。总之，得出的结论是，表面活性剂的存在改善了呼吸力学，并允许平稳呼吸和正常呼吸。
2022-03-21 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Modulating outcomes of oil drops bursting at a water-air interface
本研究通过引入亲水性粘土颗粒或利用有限厚度油膜，调控油滴在水-空气界面的破裂级联过程，并建立相图与理论判据，服务于油水分离和乳化稳定性控制。
2024-10-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Air entrainment and granular bubbles produced by an impinging jet of grains into water
一股水流进入同一种液体的池中会产生空气夹带，并形成气泡，这些气泡迅速上升到表面并解体。在这里，我们报告的同等现象所产生的暴跌干颗粒射流，迄今尚未探索。对于小于临界尺寸的颗粒，进入池中的颗粒射流产生空气夹带，导致气泡形成。由于毛细作用引起的凝聚力，形成的气泡被附着在气泡空气-水界面上的颗粒壳覆盖。与经典的气泡相比，这些“颗粒状气泡”随着时间的推移是稳定的，因为颗粒状壳防止聚结，并且如果气泡上升到表面或下沉到池的底部，则保持空气被封装，这由浮力和组件的重量的竞争决定。在实验上，我们展示了气泡的大小和卷吸空气的体积取决于颗粒尺寸，液体性质和射流冲击速度。
2019-12-07 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Air-cushioning effect and Kelvin-Helmholtz instability before the slamming of a disk on water
液滴撞击固体的宏观动力学关键地由在液滴和基底之间的直接接触之前在极小的长度尺度处发生的复杂的空气动力学决定。在这里，我们调查的逆问题，即空气的作用的影响，一个水平的平板到液体表面上，并找到一个同样显着的效果。使用内部实验技术，我们测量的自由表面偏转前的影响，精度为几微米。而滞止压力推下的表面在中心，我们观察到一个提升下的边缘盘，这套在稍后的阶段，我们表明是一致的Kelvin-Helmholtz不稳定性的水-空气界面。
2021-06-17 physics.class-ph physics.flu-dyn
Surfactant-loaded capsules as Marangoni microswimmers at the air-water interface: Symmetry breaking and spontaneous propulsion by surfactant diffusion and advection
我们提出了一种实现的快速界面Marangoni microswimmer的半球形藻酸盐胶囊在空气-水界面，扩散释放水溶性的扩散分子（弱表面活性剂，如聚乙二醇（PEG）），它作为“燃料”通过调节空气-水界面张力。对于许多不同的燃料，尽管藻酸盐颗粒和发射是各向同性的，但我们可以观察到对称性破缺和自发推进。推进机制类似于肥皂船或樟脑船，然而，它们通常在形状或排放上不对称以选择游泳方向。我们开发了一个理论的Marangoni船推进开始从低雷诺数的表面活性剂的扩散和平流和流体流动，其中包括表面活性剂引起的流体Marangoni流，和表面活性剂吸附在空气-水界面的耦合问题进行分析，我们还包括一个可能的表面活性剂的蒸发。游泳速度由阻力和Marangoni力的平衡决定。我们表明，自发对称性破缺导致推进是可能的临界无量纲表面活性剂的排放率（Peclet数）以上。我们推导出Peclet数和游泳速度之间的关系，并利用努塞尔数的概念推广到更高的雷诺数。该理论解释了所观察到的PEG-海藻酸盐胶囊的游泳速度，我们解开了基于樟脑的其他马兰戈尼船系统的差异，这主要是由表面活性剂从液体-空气界面蒸发引起的。的胶囊马兰戈尼微泳也表现出表面活性剂介导的排斥与墙壁的相互作用，这可以定性地解释在墙上的表面活性剂积累。
2021-04-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Confined combustion of lean hydrogen-air mixtures with suspended water micro-droplets
本研究致力于详细的数值分析的燃烧波通过稀薄的氢-空气混合物与悬浮的微小水滴的传播。所考虑的气体混合物的特征在于相对低的反应性，因此燃烧波的强度是中等的。由此发现，悬浮微液滴的存在可以显著地加速火焰。特别地，火焰前锋与直径大于25~ $μ$ m的液滴之间的相互作用导致火焰不稳定性的增强，从而大大加速了混合物的燃尽过程。在水滴数密度增加时，燃烧以与多孔介质内的燃烧类似的方式进行，并且观察到类似的趋势，例如火焰速度增加和燃烧过程随着密闭容器内压力的增加而加剧。由此可以得出结论，当试图将水用作氢爆炸抑制剂时，应该以适当的方式将水雾化。此外，水滴还可以通过本文所述的机理诱导火焰加速。
2019-09-18 physics.chem-ph physics.flu-dyn
A theoretical study of the air-sea drag-saturation in very strong winds
本文的目的是为强风条件下阻力系数的饱和提供理论解释。所考虑的流体动力学模型考虑到了水面上方薄层中空气中水滴的重要影响，这些水滴实际上表现为水和空气之间的不同流体。在这一层以上，模型与海上强风的对数风廓线相结合。控制阻力系数行为的主要潜在机制是水面上毛细波的Kelvin Helmholtz不稳定性和沿中间界面的剪切应力的连续性。
2022-12-09 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
The mixed-phase version of moist-air entropy
本说明的目的是推导出Marquet（2011）中推导出的混合相版本的空气熵位温$θ_s$。该混合相版本适合于描述允许液态水和冰共存的包裹，其中可能存在欠饱和或过饱和，可能存在过冷水，并且一方面对于干燥空气和水蒸气可能存在不同的温度，另一方面对于冷凝水和冰可能存在不同的温度。通过使用Morisson等人（2011年）图7所示的高纬度SHEBA/FIRE-ACE垂直剖面，评估了这种新的混合相版本对$θ_s$的影响。
2016-05-14 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Azimuthal instability of the radial thermocapillary flow around a hot bead trapped at the water-air interface
研究了激光加热微珠在水-气界面局部润湿条件下驱动的径向热毛细流动。特别注意的是周围的热球的对流模式的演变，因为后者是越来越热。在低激光功率P下，流动形态几乎是轴对称的。增加P导致对称性破缺，并出现反向旋转的涡对。在界面处的边界条件，接近无滑移在低P政权，转向约无应力之间的涡对在高P政权。这些观察结果有力地支持了这样的观点，即表面活性杂质不可避免地吸附在水面上，在那里它们形成弹性层。涡对的出现是流体动力学不稳定性在离心力强迫流动的层响应的签名。有趣的是，我们的研究为设计能够通过在液体界面产生涡旋对实现高速自推进的活性胶体铺平了道路。
2020-09-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interaction of Tollmien-Schlichting Waves in the Air with the Sea Surface
为了研究风对孤子产生的非线性影响，对水面上充分发展的气流进行了线性稳定性研究。对基流作了线性稳定性分析，确定了孤子开始生长的条件。然后，根据[10]，研究了流动的非线性稳定性，并导出了扰动振幅的五次非线性薛定谔方程。从确定气水界面稳定性的特征值问题出发，计算了非线性薛定谔方程的系数。通过渐近稳定性分析和数值稳定性分析，确定了海-气界面中性稳定的流动条件。本文考虑了四种不同的气流廓线，即平面Couette流（pCf）、平面Poiffille流（pPf）、层流和湍流边界层（L，TBL）廓线。对于上述每种情况，假定水中的剪切流对应物为pPf。结果表明，上述振幅方程对pCf、pPf和LBL剖面产生了“蛇”孤子[9]，具有惊人的相似性。另一方面，对于TBL，我们观察到非常剧烈的表面运动。对于pCf和LBL的情况下，观察到显着的相似性，在海上进行的观察。我们的结论是，在海面上的气流的非线性的影响是远远大于在水中的非线性相互作用，因此，它是不可能解耦的运动在空气中和水的有限振幅的风浪相互作用，特别是在风产生的孤子在浅水区的情况下。
2017-04-26 nlin.PS physics.flu-dyn
On the approximation of D.I.Y. water rocket dynamics including air drag
如果你想准确预测水和空气推动的D.I.Y火箭的运动，忽略空气阻力是不可能的。但是，包括空气阻力的理论分析导致只能用数值方法求解的微分方程组。我们提出了一个近似的工作原理，简单地通过一个定积分的估计，这甚至是可行的本科物理课程。结果仅略微偏离参考数据（通过Runge-Kutta方法接收）。运动被分为几个飞行阶段，分别讨论和所得的方程求解的解析和数值方法。从飞行阶段收集不同的结果，并进行了比较，已取得的数据进行了很好的解释和记录的实验。此外，我们还从理论上估算了火箭的阻力系数。风洞实验结果证实了这一结论。
2020-01-31 physics.flu-dyn physics.pop-ph
Air entrainment in transient flows in closed water pipes: a two-layer approach
在本文中，我们首先建立一个自由表面流动模型，考虑到空气卷吸的四个偏微分方程的系统。我们通过取欧拉方程中跨表面流动的气体和流体速度的平均值（流体不可压缩，气体可压缩）来推导它。所得到的系统是条件双曲的。然后，我们提出了一个数学动力学解释这个系统，最终构建一个两层的动力学计划，其中的“失踪”的边界条件进行了特殊的处理。几个封闭的水管进行数值试验，并讨论和说明双曲线的损失的影响。最后，我们对动力学方法在非双曲系统中的阶进行了数值研究。这在空间网格步长变为零时提供了有用的稳定性结果。
2012-05-29 math.AP physics.flu-dyn
Beamed UV sonoluminescence by aspherical air bubble collapse near liquid-metal microparticles
用UV-C波段紫外光照射是对被病原体如细菌和病毒污染的水进行消毒的最常用的方法之一。声致发光，即水中气泡的声致破裂所发出的光，是产生UV-C光的有效手段。然而，因为在大量水中塌陷的球形气泡产生各向同性辐射，所以所产生的UV-C光通量不足以消毒。在这里，我们表明，我们可以创建一个紫外光束从非球面气泡崩溃附近的镓基液体金属微粒。该光束垂直于金属表面，并且由声致发光光与金属的UV等离子体激元模式的相互作用引起。我们计算出，这样的光束可以产生超过$10$ mJ/cm $^2$的能量密度，这足以不可逆地将大多数常见的病原体在浊度超过$5$浊度单位的水中杀灭。
2019-05-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
