Two jets during the impact of viscous droplets onto a less-viscous liquid pool
通常认为，当液滴撞击到液体池上时，会发生沃辛顿射流。然而，在这个实验研究的影响粘性液滴上的粘性较低的液体池，我们确定另一个射流除了沃辛顿射流，形成一个双射流现象。在一次撞击事件中，两股喷流，一股表面爬升喷流和一股沃辛顿喷流，可能相继出现。通过仔细调整的影响条件，我们发现，两个射流现象是共同控制的液滴池粘度比，液滴韦伯数，和液滴池的可溶解性。爬面射流的机理与Worthington射流完全不同：液池中的液体沿液滴表面爬升，形成液层，液层在液滴顶点处汇聚，产生爬面射流。这种表面爬升喷气机具有非常高的速度，即，比液滴冲击速度高一个数量级。还分析了冲击速度、液滴粘度、液滴尺寸和表面张力对爬面射流的影响。这项研究不仅为液滴和射流动力学机制提供了物理见解，而且有助于在许多相关应用中优化液滴撞击过程。
2019-11-08 physics.flu-dyn
When Viscous Jets Collide; Liquid Chains, Threads, Webs, Fishbones and Balloons
在这个流体动力学视频准备的APS-DFD画廊的流体运动，我们研究了两个相同的粘性射流在不同的射流速度和碰撞偏心率的碰撞。射流运动的动力学通过使用与施加在射流之一上的扰动频率的精确定时控制耦合的同步选通效应而被减慢数量级。我们的结果表明，不同的形状和形态出现，因为我们改变碰撞偏心率。在低喷射速度（$We_j = 45$）下，当喷射流开始彼此撞击时，形成粘性线和长丝。当其中一股射流（射流A）的传播轴线移动到更靠近另一股射流（射流B）的中心时，它们彼此施加扭矩。由于产生的漩涡，射流A围绕射流B的轴线旋转，并最终通过毛细管力的作用破碎成液滴;液滴的夹断类似于在空气中释放的气球流。在零偏心率下，两股射流在低速时合并为一股射流，合并后的射流在经历Rayleigh-Plateau不稳定性后分裂。对于更高的射流速度（$We_j=125$），不同的形态发展;在高偏心率的影响（0.95），线程将出现;三角形片或网络形成的偏心率接近0.9，并作为一个射流移动接近另一个的中心，第一部分/不完整的鱼骨出现，并最终形成螺旋舞鱼骨。
2013-10-19 physics.flu-dyn
An exposition on some viscosity dependent issues in refined potential flow theory
Kwara State University（克瓦拉州立大学）；Jordan University of Science and Technology（约旦科技大学）
本文阐述细化势流理论在圆柱绕流中的黏性依赖局限，通过准无旋黏性流函数求解控制方程并满足边界条件。
2026-09-11 math-ph math.MP physics.flu-dyn
The nonlinear states of viscous capillary jets confined in the axial direction
我们报告的实验和理论研究的全局稳定性和非线性动力学的垂直射流的粘性液体限制在轴向方向上，由于它们的影响浴相同的液体。先前的工作表明，在没有轴向限制的情况下，由于流率值$Q$低于某一临界值$Q_c$时的轴对称全局模式，稳定的液体线变得不稳定，引起振幅增加的振荡，最终导致滴落状态（Sauter & Buggisch，J. Fluid Mech.，2005; Rubio-Rubio等人，流体力学杂志，2013年）的报告。在这里，我们专注于射流长度$L$的效果，发生的转变为减少值的$Q$。线性稳定性分析表明，与我们的实验，揭示了$Q_c$单调增加与$L$，达到半无限射流渐近线的大值的$L$。此外，随着$L$减小，达到准静态极限，由此$Q_c \to 0$和中性条件由流体静力学确定的临界长度给出。我们的实验还揭示了存在一个新的政权之间的稳定喷射和滴水，其中线程达到一个极限环状态没有分手。因此，我们表明，存在三种可能的状态取决于控制参数的值，即稳定喷射，振荡喷射和滴。对于液体粘度和喷射器半径$R$的两种不同组合，在$Q-L$参数平面中确定了分隔这些区域的边界，表明对于足够小的$L$值或足够大的$Q$值存在稳定喷射，对于足够小的$Q$值或足够大的$L$值存在滴下，并且振荡喷射发生在中间区域中，该中间区域的尺寸随着液体粘度而增大，并且随着$R$而减小。
2018-02-23 physics.flu-dyn
Liquid ropes: a geometrical model for thin viscous jets instabilities
落在移动带上的细粘性流体线的行为方式让人想起缝纫机，产生丰富多样的周期性螺旋状图案，包括曲折，W图案，交替循环和平移盘绕。形成这些图案以适应带速度和下落的线撞击带的终极速度之间的差。使用直接数值模拟，我们表明，惯性是不需要产生上述模式。我们引入了一个准静态的几何模型，捕捉的图案，包括三个耦合常微分方程的径向偏转，方向和曲率的线程的接触点与带的路径。的几何模型再现以及观察到的模式和顺序，它们出现作为一个功能的下降高度。
2014-10-20 nlin.PS physics.flu-dyn
The effect of viscous relaxation on the spatiotemporal stability of capillary jets
研究了具有充分发展的初始速度分布的轴对称层流毛细管射流的线性时空稳定性特性，其中，对于雷诺数$Re=Q/(π\,a\,ν)$和弗劳德数$Fr=Q^2/(π^2\,g\,a^5)$两者的大值，$a$是喷射器半径，$Q$是体积流量，$ν$是运动粘度，$g$是重力加速度。基本流的下游发展及其稳定性的近似公式，利用射流细长。基流被认为取决于两个参数，即斯托克斯数，$G=Re/Fr$，和韦伯数，$We=ρ\,Q^2/(π^2\,σ\,a^3)$，其中$σ$是表面张力系数，而其线性稳定性也取决于雷诺数。当在局部稳定性问题中保留非平行项时，分析预测韦伯数的临界值，$We_c(G,Re)$，低于该临界值，在射流的近场内存在局部绝对不稳定的口袋。函数$We_c(Re)$计算的浮力自由射流，显示出显着的差异与以前获得的结果与均匀的速度剖面。可以看出，在考虑重力效应时，用Morton数和Bond数$Mo=ν^4 ρ^3 g/σ^3$和$Bo=ρg a^2/σ$代替$G$和$Re$来表示临界韦伯数的参数依赖性更为方便。该替代公式对于描述给定液体的射流对于已知的$g$值是有利的，因为所得到的莫顿数变得恒定，从而留下$Bo$作为唯一的相关参数。计算得到的地球重力作用下水射流的$We_c(Bo)$函数$We_c(Bo)$与Clanet \& Lasheras（J.Fluid Mech.vol.383，1999，…
2019-12-04 physics.flu-dyn
The folding motion of an axisymmetric jet of wormlike-micelles solution
在过去的二十年里，从实验和理论的角度来看，粘性牛顿液体射流的屈曲和盘绕问题已经受到了相当程度的关注。然而，许多工业流体和消费品都是非牛顿流体，它们的流变特性会影响它们的流动行为。本工作的目的是研究圆柱形射流的粘弹性，剪切稀化溶液的十六烷基吡啶盐（CPyCl）的动力学。在浓溶液中，CPyCl表面活性剂分子已被证明以长蠕虫状胶束结构组装，这赋予流体其非牛顿性质。与牛顿流体相比，这种流体的射流显示出新的特征，包括一种运动，其中射流以类似于粘性流体片的方式来回折叠，而不是像圆柱形牛顿射流那样围绕垂直轴盘绕。CPyCl胶束流体射流的另一个新特征是在板上方射流的加宽，这使人联想到我们称为\emph{reverse swell}的挤出胀大现象。我们提出了折叠和反向膨胀的物理机制，并将理论预测与实验测量进行比较。此外，我们系统地探索不同的流态在参数空间中的高度下降和流速和比较政权映射的CPyCl胶束溶液和牛顿硅油。
2010-11-05 physics.flu-dyn
Finite volume approach for the instationary Cosserat rod model describing the spinning of viscous jets
Universität Kassel（卡塞尔大学）；Fraunhofer ITWM（弗劳恩霍夫工业数学研究所）；FAU Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
针对粘性射流纺丝的非定常Cosserat杆模型，提出了一种有限体积方法，实现了任意参数范围下旋转纺丝过程的首次非定常模拟，填补了文献空白。
2012-07-03 cs.NA math-ph math.MP
Transition to elasto-capillary thinning dynamics in viscoelastic jets
该研究使用Basilisk代码首次完整模拟了粘弹性射流的射流与破裂过程，通过FENE-P本构方程和对数构象变换，系统探究了喷嘴内部流动、初始轴向动量及聚合物链可伸展性对射流细化动力学和破裂特性的影响。
2023-12-11 physics.flu-dyn
Craters Formed in Granular Beds by Impinging Jets of Gas
当气体射流垂直撞击颗粒床并形成火山口时，颗粒可能会通过几种不同的机制移动：粘性侵蚀，扩散气体喷发，承载能力失效和/或扩散驱动剪切。这些机制的相对重要性取决于气体的流动状态、颗粒材料的机械状态和其他物理参数。在这里，我们报告的研究在两个特定的制度：粘性侵蚀形成冲刷坑作为一个功能的颗粒大小和重力;和承载能力故障形成深瞬态火山口作为土壤压实的功能。
2009-05-29 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nonlinear Dynamics of Coiling in Viscoelastic Jets
非牛顿流体的自由表面连续射流的不稳定性，虽然与许多工业过程有关，但在基本流体动力学方面仍然没有得到很好的理解。无粘性和粘性牛顿射流已被详细研究;粘性射流中的屈曲不稳定性导致射流的规则周期性盘绕，其表现出与下落高度的非平凡频率依赖性。很少有实验或理论研究存在连续的粘弹性射流超过发病的第一个不稳定性。在这里，我们提出了一个系统的研究粘弹性的动态表面活性剂溶液，形成蠕虫状胶束的自由表面连续射流的影响。我们观察到复杂的非线性时空动力学的射流，并揭示了从周期性的双周期或准周期的多频，可能是混沌动力学的过渡。在此区域之外，射流动力学平稳地跨越以显示“跳跃洗发水效应”或Kaye效应。这使我们能够将看似不同的喷射动力学视为连续不稳定性和它们之间的过渡的连贯画面。我们确定了相关的缩放变量的无量纲高度，流速，和弹性重力数，并提出了一个政权地图的射流的动力学在这些参数。
2010-12-09 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Dimple, jets and self-similarity in nonlinear capillary waves
在对凹腔破裂形成凹坑和射流的数值研究中，通常将凹腔的初始形状模拟为截断的球体，模拟破裂的气泡。在这项研究中，我们提出了一个极小模型只包含非线性惯性力和毛细力，它产生的凹痕和射流从崩溃，毛细波谷。槽发展从初始扰动，选择是一个本征模式的线性化problem.We解释的物理机制的酒窝形成，并证明，对于中等陡度，在模拟中看到的尖锐的酒窝是很好地捕捉弱非线性理论在这里开发。当陡度>> 1时，该区域是强非线性的，将表面能扩散到许多模式中，并且前体凹坑现在发展成急剧上升的射流。在这里，模拟揭示了一个新的局部窗口（在空间和时间），其中射流按照无粘凯勒和米克西斯（1983）的尺度自相似地演变。我们开发了一个类比，这个政权的第一种自相似的解决方案，线性化，毛细波。我们的第一原理研究表明，在足够小的尺度，酒窝和射流的形式，由于径向聚焦的毛细管波需要（非线性）惯性和毛细管的贡献，无粘性或重力干预。
2022-08-26 physics.flu-dyn
Torricelli's Curtain: Morphology of Horizontal Laminar Jets Under Gravity
粘性流体从长的水平圆管中流出，形成了一个复杂的结构，该结构包括上方的主射流和下方的较小的二次射流，并且薄的流体帘将它们连接起来。我们在这里提出了一个相结合的实验，理论和数值研究这个“托里切利的窗帘”的现象，专注于控制其形态的因素。我们提出了一个理论模型的窗帘，其中颗粒轨迹的结果从两个运动的组成：一个水平分量对应于不断发展的轴对称粘性射流的轴向速度分布，和一个垂直分量由于重力下的自由降落。该模型很好地预测了主射流的轨迹，但二次射流的轨迹稍差。我们认为，其余的差异可能是由表面张力驱动（泰勒-库里克）收缩的二次射流解释。最后，直接数值模拟揭示了再循环的“迪恩”旋涡在垂直部分的主要射流，放置托里切利的窗帘牢固的背景下，在弯曲的管道中的流动。
2021-06-04 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Mist Flow Visualization for Round Jets in Aerosol Jet Printing
利用作为光散射粒子的微小水滴，可以使用Aerosol Jet（R）直写系统来可视化圆形微射流的雾流模式。可视化图像显示，对于射流雷诺数Re <600，尤其是D = 0.3 mm或更小，层流雾射流似乎延伸到喷嘴孔口直径D的20倍以上。D = 0.15 mm），对于Re <600和Re~1500，层流准直雾流可保持在距喷嘴20 xD内的40 xD。与较大射流相关的雾流的层流部分（例如，对于Re <600，D = 1.0 mm）由于粘性扩散而趋于表现出明显的逐渐变宽。对于自由射流，它们的击穿长度-从喷嘴的距离，从层流过渡到湍流雾流发生的信号的雾流的迅速扩大的开始-示出随着Re的增加而减少。冲击壁的存在往往会阻止湍流的发展，即使当壁被放置在下游的自由射流崩溃长度为一个给定的Re。冲击射流产生湍流的临界雷诺数随喷距S的减小而增大。当S = 12 mm时，当Re> 4000时，D = 1.0 mm的冲击射流的雾流仍保持层流状态。
2018-10-06 physics.flu-dyn
Universal Free-Fall Law for Liquid Jets under Fully Developed Injection Conditions
本文提出在粘性力远小于重力时，完全发展注入条件下的垂直细长液体射流具有普适形状，并给出解析解，该解比 Mariotte 定律更符合长喷射器实验数据。
2023-11-23 physics.flu-dyn
The role of time integration in energy conservation in Smoothed Particle Hydrodynamics fluid dynamics simulations
本文研究时间积分方案对SPH流体模拟能量守恒的影响，提出事后计算能量偏差的显式表达式，并通过无粘射流冲击和粘性泰勒-格林涡旋模拟验证，发现隐式方案在粘性情况下表现更优。
2024-12-17 physics.flu-dyn
Effect of viscosity ratio on the self-sustained instabilities in planar immiscible jets
先前的研究表明，中间表面张力对两相平面射流具有违反直觉的失稳效应。在这里，有限的二维射流中的过渡过程具有不同的粘度比的两种流体进行了研究，使用DNS。持续振荡的中性曲线是通过记录DNS中超过1000个无量纲时间单位的速度残差的范数来找到的，或者直到信号在对数尺度上达到恒定水平-无论是收敛的稳定状态，还是“统计稳定”的振荡状态。振荡的最终状态被发现为所有的粘度比（0.1-10）。对于均匀粘度（m=1），第一个分歧是通过一个表面张力驱动的全球不稳定性。对于低粘度的外部流体，有一个稳定的非对称Coanda型附着模式和表面张力诱导模式之间的模式竞争。在中等表面张力，Coanda型附着占主导地位，并最终触发时间依赖性的对流爆发。在高表面张力下，表面张力主导的模式占主导地位。对于高粘度的外部流体，持续振荡出现由于强对流不稳定。最后，m=1的射流保持不稳定远离入口时，剪切剖面几乎是恒定的。比较这一平行Couette流（无拐点），我们表明，在这两种流动中，隐藏的界面模式所带来的表面张力成为暂时和绝对不稳定的中间韦伯和雷诺制度。Couette装置的能量分析表明，表面张力虽然是耗散的，但在界面附近诱导了一个速度场，该速度场通过粘性机制从流动中提取能量。这项研究突出了丰富的动力学不混溶平面均匀密度射流，几个自我维持和对流机制的竞争取决于确切的参数。
2017-01-11 physics.flu-dyn
Structured, relativistic jets driven by radiation
相对论喷流，或高度准直和快速移动的外流，是许多天体物理现象的特有现象。伽马射线暴和潮汐破裂事件产生的喷流伴随着物质在黑洞或中子星上的吸积，吸积速率超过致密物体的爱丁顿极限几个数量级。在这样的系统中，辐射主导的能量-动量预算的流出，和动力学演化的射流是由辐射流体动力学方程。在这里，我们表明，有解析解的辐射流体动力学方程在粘性（即，扩散）区域，其描述结构化的相对论性喷流，其由被较慢移动的相对论性较小的鞘包围的快速移动的高度相对论性的核心组成。在这些解决方案中，缓慢移动，外鞘包含大部分的质量，射流结构是由局部各向异性的辐射场。我们表明，取决于周围介质的压力和密度分布，射流洛伦兹因子的角廓线是高斯分布的，或者随着角度的增加而更加陡峭地下降。这些解决方案的喷气生产和进化的性质在超吸积系统的影响，并表明，这样的喷气机-和相应的喷气结构-可以维持完全由辐射过程。我们讨论的背景下，喷射潮汐中断事件和短期和长期的伽马射线暴这些研究结果的影响。
2020-09-28 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Direct numerical simulations of transient turbulent jets: vortex-interface interactions
界面分裂成级联的液滴及其随后的聚结是对大量工业设置（例如混合、分离和燃烧）具有中心重要性的通用问题。采用混合界面跟踪/水平集方法，在三维笛卡尔坐标域中考虑表面张力，研究了液体射流通过圆柱形喷嘴进入滞止粘性相的破碎过程.数值解的范围内的雷诺数（Re）和韦伯数（We）。我们发现，方位角和流向涡分量之间的相互作用导致不同的界面特征和流态在Re-We空间。结果表明，流向涡量对射流表面三维不稳定性的发展起着关键作用。在高Re和我们的惯性控制制度，我们暴露的细节的时空发展的旋涡结构影响的界面动力学。在射流的前缘处形成蘑菇状结构，从而在其内部产生液体片，该液体片经历破裂以形成液滴。这些液滴由于它们与占主导地位的旋涡结构的相互作用而在蘑菇状结构内旋转。此外，Kelvin-Helmholtz涡的注入点附近形成的变形在流向方向上形成发夹涡，这反过来，触发射流核心的界面波瓣的形成。叶片的变薄引起孔的产生，所述孔膨胀以形成液体线，所述液体线经历毛细管破裂以形成液滴。
2021-05-26 physics.flu-dyn
Needle-free injection into skin and soft matter with highly focused microjets
无针药物注射系统的发展对全球医疗保健具有重要意义。然而，尽管其巨大的潜力和几十年的研究历史，这些系统并不常用。主要问题之一是现有方法使用扩散射流，这导致分散的穿透和射流的严重减速，导致频繁的疼痛和穿透不足。另一个长期存在的挑战是开发精确的小体积注射剂。在本文中，我们采用了一种新的无针药物注射方法，使用高度聚焦的高速微射流，旨在解决这些挑战。我们通过实验证明，这些独特的射流能够穿透人体皮肤：这些微射流的聚焦性质产生了比蚊子的长鼻更小的注射点，并保证了高比例的液体被注射。液体物质可以被输送到比传统方法大得多的深度，并产生良好控制的分散模式。由于微喷射器的出色可控性，小体积注射变得可行。此外，渗透动力学研究通过明胶混合物（人体软组织等效物）和人体皮肤上进行的实验，同意以及与粘性应力模型，我们开发。该模型预测了渗透到人体皮肤和软组织中的深度。这里介绍的结果使无针注射更接近广泛使用。
2012-10-15 physics.flu-dyn
Direct driving of simulated planetary jets by upscale energy transfer
在巨行星上形成喷流和大规模漩涡的精确机制尚不清楚。有人提出了一种逆级联。或者，可以通过小规模对流直接注入能量。我们的目的是要澄清是否一个逆叶栅饲料纬向喷流和大尺度涡在一个系统的快速旋转，深，地转球壳对流。我们分析了这种模拟中动能的非线性尺度到尺度的传递作为方位波数m的函数。我们发现，主要的驱动力的射流是与高档直接从小对流尺度的射流。这种转移在光谱空间中是非常非局部的，绕过了大尺度结构。因此，射流的形成不是由逆叶栅驱动的。相反，这是由于小尺度对流的雷诺应力的直接驱动。初始关联是由均匀背景旋转和壳体几何形状对流动的影响引起的。虽然射流增长抑制对流，但它增加了对流的相关性，这进一步放大了射流增长，直到它被粘性耗散平衡。在一个小得多的程度上，能量直接从对流尺度传递到大尺度涡旋，主要是在切向圆柱体之外。在那里，大尺度涡也不是由逆叶栅驱动的。在切向圆柱体内部，向大尺度涡的转移较弱，但在谱空间中更局部，从而打开了作为大尺度涡驱动器的逆级联的可能性。此外，大尺度涡通过向前传递从射流接收动能。因此，我们建议射流不稳定性作为一种替代的大尺度涡的形成机制。最后，我们发现，喷流动能的尺度为$\ell^{-5}$，相同的纬向体制。
2022-12-19 astro-ph.EP astro-ph.SR nlin.CD
Effects of viscosity on liquid structures produced by in-air microfluidics
本文通过实验研究了粘性对规则液滴流与连续液体射流碰撞结果的影响。被认为是一个广泛的变化的液体粘度的下降和射流液体，保持其他材料的性能不变。为此，仅使用两种液体类型：用于液滴的甘油水溶液和用于喷射液体的不同类型的硅油。结合这些液体，粘度比λ = μ滴/μ射流在0.25和3.50之间变化。碰撞的结果被分类的形式，制度地图导致四个主要制度：在射流中的滴，破碎的滴在射流中，封装的滴，和混合fragmentation.We表明，根据滴和射流粘度，不是所有四个制度可以观察到在我们的实验探索的域。实验结果表明，射流粘度主要影响射流中液滴与被包裹液滴之间的过渡，当射流粘度较大时，液滴与被包裹液滴之间的过渡向液滴间距大的方向移动。液滴粘度保持先前的过渡不变，但修改连续射流内的液滴破碎的阈值。我们开发了一个模型，该模型量化了液滴粘度如何影响其延伸，这是在一阶固定其形状在反冲，因此，确定其稳定性对夹断。
2022-10-10 physics.flu-dyn
