Influence of surfactant concentration on drop production by bubble bursting
气泡在海水表面破裂产生液滴,是海上喷雾气溶胶的主要来源。从一个单一的气泡破裂事件的液滴生产的机制已被深入研究和气泡尺寸和液体参数(密度,粘度和表面张力)的影响已经统一。然而,尽管存在于海洋中的表面活性剂分子的多样性,其影响被忽视。在本文中,我们实验探索的影响,表面活性剂浓度(十二烷基硫酸钠- SDS)在水溶液中的单个气泡崩溃和随后的下降生产。我们发现这些表面活性剂分子具有惊人的效果。特别是,我们定量地表明,他们修改气泡的崩溃,他们诱导更少,更小,更快的下降,他们甚至可以完全防止特定浓度的下降生产。这些结果是在现有的无量纲框架,他们让我们肯定,这些影响主要是表面张力梯度(马兰戈尼应力)的后果,而不仅仅是表面张力降低。最后,这项研究表明,水污染的作用,表面活性剂是重要的,需要了解,以提高预测的海洋喷雾气溶胶。
2022-02-09 physics.flu-dyn
Confinement-Induced Suppression of Jet Drop Size by Bubble Bursting in Shallow Liquids
University of Illinois Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);Durham University(杜伦大学)
通过数值模拟发现,浅液层中气泡破裂产生的射流液滴更小且更多,壁面诱导的粘性粘滞效应抑制了空腔底部向上运动,导致毛细波聚焦时空腔几何形状更陡峭,并建立了预测液滴半径的半经验标度律。
2026-06-26 physics.flu-dyn
The ejected volume and drop statistics by bubble bursting in a sessile drop
Universidad de Sevilla(塞维利亚大学)
本研究通过数值模拟揭示了静止液滴中气泡破裂的喷射体积与液滴尺寸分布规律,发现邦德数影响喷射量,重力决定携带量,且模拟结果与实验在速度上高度吻合。
2026-10-06 physics.flu-dyn
Scaling laws of top jet drop size and speed from bubble bursting including gravity and inviscid limit
气泡破裂产生的射流液滴由有限的参数空间决定:液体性质(表面张力、粘度和密度)、母泡尺寸和重力的重力加速度。因此,从量纲分析得到的两个参数(通常是Ohnesorge数和Bond数,Oh和Bo)完全定义了当气泡中的捕获气体和环境气体都具有可忽略的密度时的这种现象。一个详细的物理描述的喷射过程,以模拟喷射的液滴半径和其初始发射速度,导致一个缩放法,包括哦和BO。Oh的两个临界值决定了两种极限情况:一种(Oh $_1$ = 0.038)是喷射液滴尺寸最小和喷射速度最大的临界值,另一种(Oh $_2$ = 0.0045)是粘性效应消失时发出信号的新临界值。重力效应(Bo)一直是从能量守恒原理中引入的。建议的比例律产生显着的崩溃发表的实验测量收集的喷射液滴半径和喷射速度。
2019-04-02 physics.flu-dyn
Critical bubble bursting in real water. Effect of surface-active contaminants
Universidad de Extremadura(埃斯特雷马杜拉大学)
本研究通过实验发现,微量表面活性剂通过马兰戈尼应力延迟液滴脱离,使临界气泡破裂首次喷射液滴体积增大20倍,并解释了海水气泡喷射颗粒的尺寸。
2025-10-16 physics.flu-dyn
Bubble bursting in a sessile droplet
Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学);Universidad de Extremadura(埃斯特雷马杜拉大学);University of Twente(特温特大学)
研究固着液滴中气泡破裂,通过实验与数值分析,发现液滴曲率和限制增强能量聚焦,低粘度下产生细快射流,高粘度时特定拉普拉斯数下液滴被喷出,还揭示了界面曲率附加压力梯度的关键作用。
2026-07-27 physics.flu-dyn
Intermittent dynamic bursting in vertically vibrated liquid drops
在垂直振动的毫升大小的液滴中观察到一种以前未报道的III型不溶性的制度,该液滴浸没在由疏水固体板支撑的更粘稠且密度更小的不混溶流体层中。随着振动幅度的逐渐增大,在液滴的上表面处激发出次谐波法拉第波。我们发现一个狭窄的窗口的振动幅度略高于法拉第阈值,其中下降表现出不规则的序列的大幅度突发事件交替与低幅度活动的间隔。触发的物理机制与表面法拉第波和液滴形状变形模式之间的竞争有关。
2020-07-28 nlin.CD physics.flu-dyn
Drop encapsulation and bubble bursting in surfactant-laden flows in capillary channels
我们提出了一个参数研究的不稳定现象与细长的气泡通过液体填充的方形毛细管在高韦伯数条件下的流动。这些条件一致地诱导在气泡的后部形成再入射流,该气泡通常让位于深的液体腔。随后的步骤包括在空腔中夹断事件,以产生一个或多个封装的液滴,其可以结合由空腔或液滴引起的气泡-液体界面的破裂。这些界面不稳定性中的一些先前已经在实验上(Olbricht 1996)和数值上(Izdarov & Muradoglu 2016)针对微通道中的液-液流动进行了报道。我们进行了三维直接数值模拟的基础上的混合接口跟踪/水平集方法能够占液体体相和液-气界面之间的表面活性剂的存在和动态交换。我们的研究结果表明,微妙的相互作用之间的惯性,毛细作用,粘度,表面活性剂的吸附/解吸动力学,和Marangoni应力有显着的影响,在非轴对称的形态结构的封装液滴拉长的气泡。这种强耦合也影响夹断时间,穿透深度的空腔,和数量,大小和速度的封装液滴通过气泡。所观察到的现象总结在三个主要的形态制度的基础上,表面活性剂相关的参数和无量纲组。还提供了流态图的讨论。
2022-12-23 physics.flu-dyn
Enhanced singular jet formation in oil-coated bubble bursting
本文发现油涂层气泡破裂可产生微米级射流液滴,揭示了油层引起的奇异空腔坍塌动力学机制,并指出其可能增强跨界面物质通量与气溶胶传播。
2022-11-16 physics.flu-dyn
Effect of a polymeric compound layer on jetting dynamics produced by bursting bubbles
本研究实验探究了聚合物化合物层对气泡破裂射流动力学的影响,发现化合物层分数增加会提高射流速度并减小射流半径,而聚合物浓度增加则产生相反效果,并给出了射流液滴喷射的状态图,为有机物质量传输机制提供了新见解。
2025-01-27 physics.flu-dyn
On the physics of transient ejection from bubble bursting
本文用动态标度分析法描述了气泡在液体与气体环境界面处破裂引起的瞬态喷射过程。我们在这里表明,喷射的液体微射流需要逆火的涡环内的液体,以保持物理对称性,这涉及到一个非平凡的缩放。我们提出了第一个单一的均匀有效的表达的大小和速度的喷射液滴的Ohnesorge和邦德数的整个范围内发生液滴喷射。的流动变量的演变,一个临界Ohnesorge数的表观奇异性,和分散的数据在这一点周围的解释。我们的模型推广或取代其他最近提出的,例如影响海喷雾的统计描述。
2021-03-22 physics.flu-dyn
The bursting of hollow droplets
Universidad de Sevilla(塞维利亚大学)
本研究针对有限尺寸自由液滴内的气泡破裂问题,通过求解轴对称Navier–Stokes方程,揭示了受限空间对气泡喷出行为的拓展效应,推导了喷出质量的标度关系,为海浪飞沫源函数研究提供了关键依据。
2026-10-05 physics.flu-dyn
Modulating outcomes of oil drops bursting at a water-air interface
Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois at Chicago(伊利诺伊大学芝加哥分校机械与工业工程系)
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
Surfactant effect on collective bubble bursting and aerosol emission
Princeton University(普林斯顿大学)
研究表面活性剂如何影响气泡破裂过程及气溶胶排放,发现表面活性剂促进亚微米气溶胶排放,但抑制超微米气溶胶排放,为整合有机成分到海 spray 排放函数提供了新途径。
2026-04-22 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Jet Size Prediction in Compound Multiphase Bubble Bursting
针对吸附污染物对气泡破裂射流动力学影响尚不明确的问题,研究了复合污染物层对射流半径的影响,建立线性化波阻尼模型并提出修正Ohnesorge数,为气溶胶粒径预测和气载污染物传输建模提供参考。
2025-01-17 physics.flu-dyn
Jet drop production from bubbles with neighbors
Princeton University(普林斯顿大学)
本研究通过高速实验探讨了邻近气泡存在对射流液滴形成的影响,发现塌缩过程中空腔形状的改变会导致产生更小、更快且数量更多的液滴,使液滴尺寸分布变宽且峰值向小尺寸偏移。
2025-10-31 physics.flu-dyn
Viscous dynamics of drops and bubbles in Hele-Shaw cells: drainage, drag friction, coalescence, and bursting
在这篇综述文章中,我们讨论了最近的研究,在海勒-肖细胞的液滴和气泡,侧重于如何标度律表现出从三维对应的交叉,并专注于其中粘度起着重要作用的主题。随着分析理论和高速成像技术的发展,液滴和气泡的动力学已经在标度参数的帮助下得到了积极的研究。然而,与三维问题相比,Hele-Shaw胞腔中相应问题的研究还很有限。这篇评论表明,在Hele-Shaw细胞的禁闭效果引入了新的物理允许不同的缩放制度出现。为了这个目的,我们讨论了各种例子,是潜在的重要的工业应用程序处理液滴和气泡在有限的空间,实验和缩放理论之间的协议。因此,这篇评论提供了一个收集的问题,在流体力学,可能是解析解决或可能是值得研究的数值在不久的将来。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The dominant role of jetting in micron- and sub-micron sea spray produced by bubble bursting: a revised model and comparison with measurements
本研究提出修正的第一性原理模型,证明射流在气泡破裂产生微米和亚微米海盐气溶胶中占主导地位,并构建了与实验数据高度吻合的全球尺寸分布预测模型。
2025-06-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Abyss Aerosols
本文揭示了一种新的水下气泡内部产生亚微米液滴的机制,指出大部分海雾气溶胶源于水下碰撞气泡间液膜的拍打不稳定性,重塑了对海雾气溶胶产生及水-空气界面物质传输的理解。
2023-10-25 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Viscoelastic Worthington jets & droplets produced by bursting bubbles
本文通过直接数值模拟揭示黏弹性流体中气泡破裂后的射流与液滴形成规律,依据 $Ec$、$De$ 和 $Oh_s$ 划分三种流动状态。
2025-05-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Plunging Breakers - Part 2. Droplet Generation
本研究通过全息测量系统探究不同强度卷碎波的液滴生成机制,明确四类生成途径,发现液滴直径分布存在双幂律特征,分界直径随碎波强度增强而单调增大。
2023-05-01 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Nanoemulsions obtained via bubble bursting at a compound interface
气泡在空气/液体界面处的破裂对于泡沫稳定性、生物反应器中的细胞培养以及海洋与大气之间的质量传递是重要的常见事件。在这里,我们记录了迄今未报道的形成和分散到水柱的亚微米油滴气泡破裂后,在复合空气/油/水与表面活性剂界面。我们表明,分散的结果从分离的油雾从底部的气泡对水在气泡崩溃。我们提供的证据表明,液滴大小是由油分子和表面活性剂之间的物理化学相互作用,而不是由流体动力学效应。我们说明了未被认识到的作用,这种分散机制可能发挥的命运的海洋表面微层和污染物泄漏分散石油在水柱。最后,我们的系统提供了一个节能的路线,具有潜在的可扩展性和广泛的适用性,在药物输送,食品生产和材料科学,我们证明通过生产聚合物纳米粒子的应用。
2013-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ao-ph physics.flu-dyn