Pseudopotential MRT lattice Boltzmann model for cavitation bubble collapse with high density ratio
空泡溃灭动力学是空泡溃灭应用和预防的基础问题。本文对李强提出的赝势多弛豫时间格子Boltzmann模型的强迫格式进行了修正。等建立了空泡溃灭模型。在共存曲线和拉普拉斯定律验证方面，研究了改进的赝势多弛豫时间格子Boltzmann模型。发现了运动粘度与热力学一致性、表面张力之间的独立性。通过均质和非均质空化模拟，验证了该模型能够描述空化泡的发展和空化初生过程。模拟了气泡在两平行壁面间的溃灭过程。空泡溃灭的动力学过程与实验结果和其他数值方法的模拟结果一致。结果表明，本文提出的赝势多弛豫时间格子Boltzmann模型是有效的，格子玻尔兹曼方法是模拟坍缩气泡的一种新方法.
2016-05-06 physics.flu-dyn
Bubble collapse near porous plates
本研究实验探究多孔板附近气泡溃灭，发现位移与回弹尺寸主要取决于无量纲距离和孔隙率，并扩展数值模型使两者各自坍缩到单一曲线。
2023-03-29 physics.flu-dyn
Bubble Collapse and Jet Formation in Corner Geometries
在平坦固体边界附近的蒸汽泡的破裂导致朝向边界的射流的形成。在更复杂的几何形状，如角落，预测的崩溃不能在一个简单的方式，由于轴对称的损失。实验研究了两个不同开度的平板固体边界拐角处气泡的溃灭和射流的形成。使用势流分析，我们准确地预测了射流和气泡位移的方向。我们进一步表明，对于一个角落的开放角度$α$，存在的解析解预测的所有情况下$α=π/n$，其中$n$是一个自然数的射流方向。这些解决方案以离散的步骤覆盖了从单个壁附近气泡的极限情况（$n=1$）到平行壁之间气泡（$n\rightarrow\infty$）的全部拐角范围。
2018-07-16 physics.flu-dyn
Jets from Collapsing Bubbles
当不对称气泡破裂时，它通常产生一个界限分明的高速射流。这是值得注意的，因为人们可能期望这样的坍缩产生复杂或混乱的流动，而不是有序的流动。我提出了一个尺寸参数的无处不在的射流从崩溃的气泡，和模型的非球面崩溃的泡沫与瑞利的解决方案的球面崩溃和它的圆柱形模拟件。该模型解释了非球面塌缩中射流形成的普遍性，并预测了由此产生的射流的形状和速度分布。这些预测可以在实验室或通过数值计算进行检验。最后提出了一个固体层裂的应用。
1996-10-08 physics.flu-dyn
New insights into the cavitation erosion by bubble collapse at moderate stand-off distances
本文通过实验和OpenFOAM三维模拟，系统研究了中等距离下激光诱导空化气泡的非对称溃灭行为，识别出五种局部侵蚀模式，并揭示了周向非对称溃灭引发冲击波聚焦和严重空蚀的机制，为建立空蚀预测模型提供了依据。
2025-06-02 physics.flu-dyn
Bubble collapse near a wall. Part 1: An experimental study on the impact of shock waves and microjet on the wall pressure
本文通过激光诱导气泡实验，结合高速成像、纹影成像和压力传感器，系统研究了不同无量纲距离γ下壁面附近气泡溃灭产生的冲击波与微射流对壁面压力的影响，揭示了空化侵蚀机制。
2024-08-08 physics.flu-dyn
Single-bubble sonoluminescence: Shape stability analysis of collapse dynamics in a semianalytical approach
本文从理论上分析了声致发光气泡的流体动力学形状稳定性问题。我们提出了一个半解析的方法来描述形状扰动的演化在强非线性制度的暴力崩溃。提出的近似估计液体粘度产生的阻尼率是用来阐明崩溃阶段的瑞利-泰勒不稳定性的后续演变的影响。我们表明，时间导数的形状扰动增长显着的气泡半径为零，形成在随后的反弹阶段不稳定的主要贡献。通过这种效应，瑞利-泰勒不稳定性可以急剧增强，从而对Barber等人[Phys. Rev. Lett. 72，1380（1994）]。
2000-09-14 physics.flu-dyn
Dynamics of cavitation bubbles inside a small corner
本文实验研究小角落中空化气泡动力学，发现角落非对称结构导致气泡膨胀、铺展、收缩和迁移的不对称，并识别出三种溃灭模式。
2024-12-14 physics.flu-dyn
Elongated bubble centring and high-viscosity liquids in horizontal gas-liquid slug flow: Empirical analyses and novel theory
University of Alberta（阿尔伯塔大学）
研究高粘度液体在水平气液塞流中长泡中心化现象，通过实验数据揭示粘度与中心化程度的关系，并提出新理论解释其机制和作用。
2026-04-25 physics.flu-dyn
Modelling bubble collapse anisotropy in complex geometries
在刚性边界附近破裂的气体或蒸汽泡向边界移动并产生指向边界的高速射流。这种行为已经被证明是崩溃的“各向异性”的函数，通过称为各向异性参数的开尔文脉冲的无量纲表示来测量[Supponen等人，J. Fluid Mech.802，263-293（2016）]。然而，表征的各向异性参数在不同的几何形状已被限制到简化的解析解。在这项工作中，我们开发了一个廉价的数值模型，基于边界元法，能够预测任何刚性复杂的几何形状的各向异性参数。我们的实验探索一个强大的测量气泡位移，表明在一系列复杂的几何形状的气泡位移的行为作为一个单一的功能的预测各向异性参数值。
2022-11-15 physics.flu-dyn
Effect of stand-off distance and spatial resolution on the pressure impact of near-wall vapor bubble collapses
本文研究了高环境压力条件下近壁空泡的溃灭行为。采用包含相变的完全可压缩两相流求解器，对具有不同间距的一般构型进行了数值模拟研究。研究结果表明，壁面间距对壁面坍塌动力学、微射流形成、回弹和最大壁面压力有显著影响。空蚀引起的材料损伤和相应的崩溃机制之间的关系，从压力冲击数据在壁。我们分析了崩溃和反弹的分辨率依赖性和所观察到的最大压力分布。六种不同网格分辨率下的结果比较表明，主要的崩溃功能已经捕获的粗分辨率，而峰值压力是强烈的分辨率依赖。
2021-04-13 physics.flu-dyn
Large cavitation bubbles in the tube with a conical-frustum shaped closed end during a transient process
在液压系统的锥形部分中伴随着极端加速度的瞬态过程（例如，导流管、扩散器）可以在封闭端和本体液体中引起大的空化气泡。大的空泡的破裂会对固体壁造成严重的破坏。我们进行实验，在不同的圆锥台形的封闭端的“管逮捕”的方法，并观察气泡产生在这两个位置。对于在管的封闭端产生的气泡，我们提出的起始标准，由两个通用的无量纲参数$Ca_1$和$Ca_2$，分离水柱的大空化气泡。我们研究了它们的动力学，包括崩溃的时间和速度。结果表明，锥角越大，气泡溃灭速度越快。对于在液体中产生的气泡，数值研究了气泡的溃灭时间、射流特性和溃灭时的压力脉动。与无限大平板附近的气泡相比，我们观察到了更强的气泡射流和压力脉冲。研究结果可为复杂几何形状水力机械的设计和安全运行提供指导。
2022-06-08 physics.flu-dyn
Shock formation in the collapse of a vapor nano-bubble
在本文中，扩散界面模型具有相变，过渡到超临界条件下，热传导，压缩性效应和冲击波传播被用来处理空化气泡的动力学。在与以前的描述不同，该模型是一致有效的所有阶段（液体，蒸汽和超临界）和相变参与，允许描述非平衡过程中正在进行的崩溃。由于这种单一的描述，而出乎意料的纯蒸汽泡，数值实验表明，崩溃是伴随着在液体中的强冲击波的发射和周期性消失和再现的气泡的振荡，由于过渡到超/亚临界条件。冲击波形成的机制与蒸汽向超临界状态的转变密切相关，压缩波逐渐变陡以形成冲击，该冲击最终在液体中被反射为向外传播的波。
2014-11-29 physics.flu-dyn
Vapor compression and energy dissipation in a collapsing laser-induced bubble
本研究利用水氨溶液中单空化泡实验，发现更高蒸汽压会阻碍溃灭、降低总能量耗散并促进球形溃灭，同时证实蒸汽被压缩且冲击波发射并非主导耗散机制，为工程与生物医学高效利用空化提供了新见解。
2024-03-22 physics.flu-dyn
Rebounds of deformed cavitation bubbles
这里提出的实验澄清如何空化气泡的变形影响他们的反弹。反弹的气泡携带着气泡在最初崩溃后的剩余能量，主要通过冲击波、射流和热量耗散能量。反弹的泡沫经历了自己的崩溃，重新产生了这样的暴力事件，这可能比第一次泡沫崩溃更具破坏性或更有效。然而，建模反弹泡沫是一个持续的挑战，因为缺乏知识的确切因素影响其形成。在这里，我们使用单激光诱导空化气泡和变形的可变重力或由相邻的自由表面上的反弹气泡的气泡变形的效果进行量化。在很宽的变形范围内，反弹气泡的能量随着气泡的初始偶极子变形而对数增加，而与这种变形的起源无关。
2018-10-29 physics.flu-dyn
Free Surface Enhancement of Droplet Rupture by Cavitation Bubble Collapse
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究空化气泡与液滴的相互作用，揭示两种破裂模式，并建立基于Weber数和气泡-液滴比的破裂准则。
2026-04-07 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
A Review of the Accuracy of Direct Numerical Simulation Tools for the Simulation of Non-Spherical Bubble Collapses
本文综述了非球形气泡坍缩直接数值模拟的精度问题，提出新理论分析推广峰值压力预测，并发现网格尺寸与最小半径之比可用于缩放不同初始条件下的数值误差。
2024-04-28 physics.flu-dyn
Vapor bubbles 'SUMO'
本文对注入过冷池中汽泡的生长和凝结过程进行了一系列实验研究。我们研究的影响程度的过冷池中的散装和注入率的蒸汽到池中。我们特别注意（i）突然崩溃的注入的蒸汽气泡形成微米级的气泡，和（ii）相邻的蒸汽气泡的相互作用，通过孔横向注入池。我们发现，在汽泡突然破裂之前，汽泡表面确实会出现细微的扰动。如果在自由表面上没有这种不稳定性，气泡永远不会突然崩溃。在一对蒸汽气泡通过相邻孔注入的情况下，气泡之间的相互作用和气泡行为引起的流动的影响控制表面动力学。这个流体动力学视频介绍了这些现象。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Jet direction in bubble collapse within rectangular and triangular channels
在液体中，在固体边界附近破裂的蒸汽泡产生指向边界的液体射流。这种射流的方向已被研究的边界，如平面和平行的墙壁包围一个通道。扩展这些调查封闭的多边形边界，我们实验测量射流方向崩溃的气泡内的正方形和等边三角形通道。遵循Tagawa和Peters（Phys. Rev. Fluids 3，081601，2018）预测拐角处射流方向的方法，我们将气泡建模为势流中的水槽，并通过实验证明，解析解可以准确预测等边三角形和正方形内的射流方向。我们进一步使用该方法来开发其他几个多边形的预测，特别是矩形，等腰直角三角形，和$30^{\circ}$ - $60^{\circ}$-$90^{\circ}$直角三角形。
2019-10-20 physics.flu-dyn
A New Damping Mechanism in Non-linear Bubble Dynamics
本文对可压缩粘性液体中气泡径向运动的非线性方程组进行了修正，考虑了粘性和可压缩性的影响，比以往的工作更为全面。一组新的方程已被推导出，包括新的条款所产生的考虑粘度和压缩性不仅在气泡界面，而且在液体的体积。新的方程是两个非线性耦合方程，不能像以前推导的方程那样合并成一个方程。考虑气泡界面传热传质的影响，进行了数值计算。结果表明，新的条款表现出重要的阻尼作用，在崩溃，使他们的考虑大大削弱了泡沫崩溃后的反弹。这种新的阻尼机制的振幅和频率的衍生压力的依赖性进行了研究。
2003-09-17 physics.flu-dyn
Mapping Driven Oscillations in the Size of a Bubble to the Dynamics of a Newtonian Particle in a Potential
本文将气泡尺寸的非线性驱动振荡映射为势场中牛顿粒子动力学，提出新框架区分时间尺度并解释坍塌反弹，推导了拉伸强度定律、Bjerknes力反转判据及声能耗散公式。
2024-12-25 physics.flu-dyn
Thread-safe multiphase lattice Boltzmann model for droplet and bubble dynamics at high density and viscosity contrasts
本文提出高阶线程安全格子玻尔兹曼方法，结合保守Allen-Cahn界面捕捉方程，模拟高密度与黏度对比的液滴和气泡动力学，并在GPU架构上验证了其准确性与高性能计算潜力。
2025-01-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Viscous effects on morphological and thermodynamic non-equilibrium characterizations of shock-bubble interaction
构建灵活Prandtl数双流体离散Boltzmann模型研究激波-气泡相互作用，发现粘性虽对宏观参数影响有限，但显著改变形态涡对结构与热力学非平衡特征，通过输运系数和梯度影响熵产率，提供SBI全面描述。
2023-10-16 physics.flu-dyn
Luminescence from cavitation bubbles deformed in uniform pressure gradients
这里提出的意见，演示了毫米空化气泡的变形均匀的压力梯度淬火单崩溃发光。我们的创新测量系统从水中激光诱导气泡的单个崩溃中捕获宽发光光谱（波长范围300-900 nm）。通过改变气泡的大小，驱动压力和抛物线飞行器上的感知重力水平，我们探讨了从非球面高度球形气泡崩溃的限制。对于激光诱导的气泡，在先前未发现的范围$R_{0}$ =1.5-6 mm内检测到最大半径的气泡的发光。相对发光能量被发现作为量化的各向异性参数$ζ$，这是无量纲的开尔文脉冲等效的气泡不对称性的函数迅速降低。如前所述，$ζ$也决定了气泡驱动微射流的特征参数。$ζ$的阈值，超过该阈值，在我们的实验中没有观察到发光，与微射流在反弹期间可见地刺穿气泡并驱动蒸汽射流的阈值密切一致。个体拟合的黑体温度范围在$T_{\rm lum}$ =7000和11500 K之间，但没有显示出作为$ζ$的函数的任何明显趋势。使用高速光电探测器的时间分辨测量揭示了在每个气泡崩溃时的多个发光事件。发现脉冲的半峰处的平均全宽度与$R_{0}$成比例，并且范围在10-20 ns之间。
2017-09-14 physics.flu-dyn
Numerical investigation of non-condensable gas effect on vapor bubble collapse
数值研究了汽泡内部不凝性气体对汽泡动力学特性、汽泡溃灭压力以及球形和非球形汽泡溃灭压力冲击的影响。气泡内的自由气体具有阻尼效应，可以削弱压力波并增强气泡的反弹。为了估计这种效果的数值，我们推导并验证了一个多组分模型的蒸汽气泡含有气体。对于空化液体和不凝气体，我们采用了一个均匀的混合物模型与耦合状态方程的所有组件。空化液体的空化模型是正压热力学平衡模型。考虑了各相的可压缩性，以捕捉气泡溃灭时的冲击波。在用能量分配模型验证了模型的有效性后，对不同间距的附壁气泡的溃灭进行了模拟。很好地捕捉到了不凝气体对发射冲击波的反弹和阻尼的影响。
2021-08-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Analytical Approximations for the Collapse of an Empty Spherical Bubble
具有初始条件R（0）=Rmax，R '（0）=0的瑞利方程3/2 R'+ RR”+p/rho=0模拟了半径为R（T）的空球形气泡在具有远场压力p和密度rho的理想无限液体中的破裂。作为时间t=T/Tcollapse的函数的r=R/Rmax的解，其中R（Tcollapse）=0，与Rmax、p和rho无关。虽然没有已知的r（t）的封闭形式表达式，但我们发现s（t）=（1-t^2）^（2/5）近似r（t），误差小于1%。以t^2为阶的系统展开进一步得到0.001%近似的r*（t）=s（t）[1-a Li（2.21，t^2）]，其中a=-0.01832099是常数，Li是多重对数。这些近似值的实用性证明了在微重力下获得的高精度空化数据的比较。
2012-06-01 physics.flu-dyn
Scaling laws for jets of single cavitation bubbles
快速液体射流，称为微射流，产生在经历非球面崩溃的空化气泡内。在这里，我们回顾不同的起源，规模和外观的微射流，并提出了一个统一的框架来描述他们的动力学，通过使用各向异性参数$ζ$，代表一个无量纲的措施，在崩溃点（开尔文脉冲）的液体动量。这个参数是严格定义的各种射流驱动器，包括重力和附近的边界。结合理论上的考虑与数百个高速可视化的气泡崩溃附近的刚性表面，附近的自由表面或在可变的重力，我们将射流分为三个不同的制度：弱，中间和强。弱喷流（$ζ<10^{-3}$）几乎不穿透气泡，但在整个崩溃和反弹过程中一直留在气泡内。中间射流（$10^{-3}<ζ<0.1$）在接近最后一个崩溃阶段时穿透对面的气泡壁，并在反弹过程中明显出现。强喷流（$ζ>0.1$）在坍缩早期刺穿气泡。通过关键的可观测量，如射流冲击时间，射流速度，气泡位移，射流冲击时的气泡体积和蒸汽射流体积，分析了射流的动力学。我们发现，在规范化这些可观的无量纲射流参数，他们都减少到简单的功能$ζ$，我们可以重现数值使用势流理论。这个结果的一个有趣的结果是，一个单一的可观察的测量，如气泡位移，足以估计任何其他参数，如射流速度。值得注意的是，中等和弱射流的无量纲参数只取决于$ζ$，而不是射流驱动器。在同一制度下，射流参数被发现是很好的近似幂律的$ζ$，我们解释通过分析参数。
2017-03-03 physics.flu-dyn
Mechanics of collapsing cavitation bubbles
本文简要介绍了空泡溃灭过程中的动力学现象。讨论包括冲击波，微射流和各种方式，其中崩溃的气泡产生损害。
2017-06-13 physics.flu-dyn
Viscous Taylor droplets in axisymmetric and planar tubes: from Bretherton's theory to empirical models
本研究的目的是推导出精确的模型，定量表征毛细管中非零粘度液滴的动态特性。特别是，我们提出了用于将液滴从管壁分离的均匀膜厚度的模型，用于液滴前部和后部曲率和压力跳跃的模型，以及用于在毛细管数范围内的液滴速度的模型，$Ca$，从$10^{-4}$到$1$和内部到外部粘度比，$λ$，从$0$，即气泡到高粘度液滴。在小毛细管数的限制下获得的理论渐近结果与在较大$Ca$下的精确数值模拟相结合。有了这些模型，我们可以计算液滴引起的压降。低毛细管数（$Ca<10^{-3}$）下的膜厚度与$λ<1$一样长的气泡的Bretherton标度一致。对于较大的粘度比，在$λ>10^3$饱和到比气泡的膜厚度大$2^{2/3}$倍的值之前，膜厚度单调增加。在较大的毛细管数下，膜厚度遵循Aussillous \& Quéré（2000）提出的气泡有理函数，其拟合系数取决于粘度比。该系数修改了在大毛细管数下膜厚度饱和的值。液滴的速度被发现是强烈依赖于毛细管数和粘度比。计算$Ca>10^{-3}$的压降时，液滴前后帽的法向粘性应力不可忽略。
2018-07-02 physics.flu-dyn
Bubble bursting jets are driven by the purely inertial collapse of gas cavities
描述毛细管腔的崩溃的数值模拟的分析表明，源自于气泡的破裂的射流是由以下条件驱动的：朝向对称轴的每单位长度的无量纲液体流量$q_\infty$在时间上保持几乎恒定。这一观察结果在物理方面是合理的，因为液体惯性阻止了在表征射流喷射过程的短时间尺度期间$q_\infty$的明显变化，以及气泡破裂射流从锥形腔的底部产生的事实，证明了这里发现的射流宽度和速度的纯惯性缩放，$r_{jet}\propto\sqrt{q_\inftyτ}$和$v_{jet}\propto \sqrt{q_\infty/τ}$，用$τ$表示射流喷出后的无量纲时间，这一结果明显不同于通常认为射流宽度和速度遵循惯性-毛细管标度$r_{jet}\propto τ^{2/3}$和$v_{jet}\propto τ^{-1/3}$。我们的描述再现了超过三十年的时间的射流宽度和速度的时间演变，获得良好的协议与数值模拟从射流开始的瞬间，直到射流宽度是可比的初始气泡。
2023-03-10 physics.flu-dyn
Shock waves from non-spherical cavitation bubbles
我们提出了详细的观察，在单一的空化气泡崩溃时发出的冲击波，同时使用时间分辨阴影和水听器压力测量。气泡的几何形状系统地从球形变化到非常非球形，通过减小它们到自由或刚性表面的距离或通过调制抛物线飞行上的重力引起的压力梯度。非球形的崩溃产生多个冲击，显然与不同的过程，如射流的影响和不同的气泡段的个人崩溃。对于在自由表面附近塌陷的气泡，作为各向异性参数$ζ$的函数，分别测量每个冲击的能量和时间，该参数代表开尔文脉冲的无量纲等效值。对于给定的气泡变形源（自由表面、刚性表面或重力），归一化激波能量仅取决于$ζ$，而与气泡半径$R_{0}$和驱动压力$Δp$无关。基于这一发现，我们开发了一个预测框架的峰值压力和能量的冲击波从非球形气泡崩溃。结合实验数据的统计分析和理论推导，我们发现冲击波峰值压力可以用射流冲击诱导的锤击压力来估算，表示为$p_{h} = 0.45\left(ρc^{2}Δp\right)^{1/2} ζ^{-1}$ at $ζ> 10^{-3}$。同样的方法被发现来解释作为$ζ^{-2/3}$的函数的冲击能量淬火。
2017-08-14 physics.flu-dyn
A Computational Study of the Collapse of a Cloud with 12500 Gas Bubbles in a Liquid
通过对由12500个气泡组成的云的大尺度数值模拟，研究了云空泡溃灭的过程。在结构化笛卡尔网格上采用有限体积法求解欧拉方程，气泡采用扩散界面法离散。我们调查的崩溃波前通过云的传播，并提供简化模型的比较。我们分析的流场，以确定每个气泡的云及其相关的微射流。我们发现，气泡的振荡频率和微射流的速度大小取决于当地的崩溃波的强度，因此在云中的气泡的径向位置。同时，微射流的方向受到其附近气泡分布的影响。最后，压力脉冲频谱的分析表明，压力脉冲率是一个指数规律很好地捕捉。
2018-04-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Effects of non-condensable gas on laser-induced cavitation bubbles
该研究通过实验观测不同空气饱和度水中激光诱导单空化泡的溃灭过程，发现能量耗散、发光能量与气体含量有微弱关联，提出气泡形状扰动随饱和度降低放大进而影响发光的观点。
2024-01-27 physics.flu-dyn
Jet drop production from bubbles with neighbors
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
Simulation of the high Mach number motion for bubble collapse in a compressible Euler fluid using Basilisk
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
该研究利用Basilisk框架中的全马赫求解器，模拟了压缩性欧拉流体中气泡坍缩的高马赫数运动，验证了液态锂在空腔中更高的能量密度集中潜力。
2025-05-21 physics.flu-dyn
Analysis of Rayleigh-Plesset dynamics for sonoluminescing bubbles
最近对单泡声致发光（SBSL）的研究表明，这种现象的许多特征，特别是SBSL强度和稳定性对实验参数的依赖性，可以在流体动力学方法中得到解释。更具体地说，许多重要的性质已经可以从气泡壁动力学的分析中推导出来。这种动力学是方便地描述了瑞利-Plesset（RP）方程。在这项工作中，我们推导出RP动力学和随后的分析法律的参数依赖性的解析近似。这些结果包括（i）SL的起始阈值的表达式，（ii）从扩散不稳定的过渡到稳定的平衡的气泡周围半径（不稳定和稳定的声致发光）的分析解释，和（iii）RP方程的共振结构的详细了解。据发现，SL排放的阈值被转移到更大的气泡半径和更大的驱动压力，如果表面张力被放大，而即使是在液体粘度的相当大的变化离开这个阈值几乎不变。由于增加的粘度使气泡稳定以抵抗表面振荡，因此我们得出结论，用于剧烈塌陷的、表面稳定的SL气泡的理想液体应该具有小的表面张力和大的粘度，尽管太大的粘度（>水的粘度的40倍）将再次阻止塌陷。
1998-05-30 chao-dyn nlin.CD physics.flu-dyn
Discrete Boltzmann modeling of Rayleigh-Taylor instability: effects of interfacial tension, viscosity and heat conductivity
用离散Boltzmann方法研究了具有分子间相互作用的可压缩流中的Rayleigh-Taylor不稳定性。考察了界面张力、粘度和导热系数对界面张力的影响。结果表明，在RTI演化的不同阶段，界面张力对扰动幅度、气泡速度和两种熵产生率的影响都表现出不同的规律。在气泡加速阶段，它抑制RTI的演化，而在渐近速度阶段，它首先促进然后抑制RTI的演化。粘度和热传导抑制RTI的演变。粘度对与热流相关的熵产生率的抑制作用表现在早期阶段，而对与热流相关的熵产生率的抑制作用表现在后期阶段。热传导对与热流有关的熵产率在早期阶段表现出促进作用。尽管如此，它提供了一个第一个促进，然后抑制在稍后阶段的熵产生率与热流。通过引入形态边界长度，我们发现界面长度随时间呈指数增长的阶段对应于气泡加速阶段。界面长度变化率的第一极大点和与粘性应力有关的熵产生率变化率的第一极大点可作为RTI进入渐近速度阶段的新判据。
2022-07-16 physics.flu-dyn
Sound emission from oscillating bubbles trapped by the collapse of drop-impact craters
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究滴落撞击坑塌陷时被困气泡振荡产生的声音，揭示其声学机制与频率特性。
2025-12-10 physics.flu-dyn
Single cavitation bubble dynamics in a stagnation flow
本文通过实验与数值模拟研究驻点流中单个空化气泡的近壁坍缩与射流行为，发现壁面射流可定制壁面相互作用，显著增强剪切应力而不大幅增加冲击压力，且小距离下气泡可抬升远离壁面坍缩。
2023-12-06 physics.flu-dyn
From expansion to collapse: Bubble and continuum multiscale modeling in open-system magmas
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）
该研究耦合气泡微观力学模型与岩浆宏观热流模型，识别岩浆气泡演化的不同动力学 regime，开发 MVFFIN 框架，为理解多尺度脱气对岩浆运移与碎裂的影响提供统一方法。
2026-08-07 physics.flu-dyn
Estimating viscoelastic, soft material properties using a modified Rayleigh cavitation bubble collapse time
本研究提出利用修正的瑞利空化泡溃灭时间的声学特征估算软材料粘弹性特性，拓展了惯性微空化流变仪的应用范围，可用于不透明材料，且对刚度大于10kPa的材料能提供定量有效信息。
2023-10-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bubbles dynamics in microchannels: inertial and capillary migration forces
本文着重研究微通道中自由气泡训练的动力学。我们调查的横向位置的一个训练的气泡，它的速度和相关的压降时，在微通道中流动取决于由于粘度，惯性和毛细作用的内力。尽管系统的尺度很小，但惯性（称为惯性迁移力）在确定气泡的横向平衡位置方面起着至关重要的作用。除了惯性和粘度，其他效应也可能影响气泡的横向迁移，如Marangoni表面应力和表面变形能力。我们看看在无限的Marangoni效应的限制，产生刚性气泡界面的表面活性剂的影响。所产生的迁移力可以平衡外部体力（如果存在的话），例如浮力、迪恩力或磁力。这种平衡不仅决定了气泡的横向位置，而且因此决定了周围的流动结构，这对于所涉及的任何质量/热传递过程都是决定性的。最后，我们看的气泡变形的平衡位置的影响，并比较它的惯性迁移力在中心位置，相应地解释这个位置的稳定或不稳定的字符。系统地研究了气泡尺寸、均匀体积力、雷诺数和毛细管数等参数的影响，采用基于有限元法的数值模拟，求解全稳态纳维-斯托克斯方程及其在小雷诺数和/或毛细管数限制下的渐近对应方程。
2017-10-27 physics.flu-dyn
On the physics of fizzing: How bubble bursting controls droplets ejection
在自由表面上的气泡通常在喷出无数液滴时破裂。专注于气泡破裂射流，前奏这些气溶胶，我们提出了一个简单的缩放射流速度，我们解开实验气泡形状，毛细波，重力和液体性质的复杂角色。我们表明，液滴喷射意外地改变与液体性质。特别是利用粘性的阻尼作用，自相似坍缩可以避开毛细波纹，继续向奇异极限靠近，从而产生更快更小的液滴，为控制气泡气溶胶的破裂铺平了道路。
2014-10-20 physics.flu-dyn
Comment on: "Analytical approximations for the collapse of an empty spherical bubble"
我们分析了瑞利方程的空气泡的崩溃，并提供了一个解释最近的一些分析近似模型。我们导出了第二边界点处的奇异性形式，并讨论了逼近式的收敛性。我们还给出了一个严格的证明的渐近行为的幂级数的系数的近似表达式的基础。
2012-08-29 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Hydrodynamic causes and effects of air bubbles rising in very viscous media
详细了解气液两相流动是通过精确控制混合和反应动力学来开发高效多相反应器的必要条件。鼓泡塔是初步研究这类流动的良好装置。在目前的研究中，进行了实验，以评估液体粘度对鼓泡塔内的流动动力学的影响。以玉米油和水为连续介质，空气为分散介质。这项工作的目的是使用的数值模拟的定性验证的结果。
2013-10-11 physics.flu-dyn
Multitude of singular jets during the collapse of drop-impact craters
研究了液滴和液池为不同不混溶液体时，撞击坑塌陷产生的奇异射流。当没有气泡被挤压掉时，这些射流从反弹的火山口底部的凹坑中出现。的参数空间是相当复杂的比相同的液体，揭示了复杂的化合物的酒窝形状。与夹断颈部半径按$R\sim t^{2/3}$缩放的通用毛细管惯性下降状态相反，纯惯性空气凹坑具有$R \sim t^{1/2}$并且对初始和边界条件敏感。因此，毛细波可以将凹坑塑造成不同的塌陷形状，其归一化喷射速度比来自破裂气泡的射流大一个数量级。我们研究了两个幂律之间的交叉。最快的射流可以从射流底部的尖端夹断环形微泡。
2020-10-28 physics.flu-dyn
Sub-megahertz nucleation of plasmonic vapor microbubbles by asymmetric collapse
激光触发和光热诱导的蒸汽泡已经成为有前途的方法，以促进光机械能量转换的许多相关应用在微/纳米流体。在这里，我们报告的观察亚兆赫自发成核的爆炸等离子体气泡，由连续波激光触发。发现周期性成核是Kelvin冲力和热Marangoni力作用于溃灭后残余气泡的竞争结果。前者起源于不对称的气泡崩溃，导致残留气泡的定向运动远离激光光斑。后者出现在激光辐照引起的热影响区（HAZ）。当Kelvin脉冲占主导地位时，残余气泡移出HAZ并发生周期性气泡成核，随后终止稳定生长阶段。实验和数值模拟研究了成核频率f与激光功率和激光光斑尺寸的关系。此外，我们表明，在毫米范围内超过10毫米/秒的强流体流动是稳定实现的周期性成核气泡。总的来说，我们的观察突出了远程实现强局部流的机会，为实现高效的微/纳米流体操作铺平了道路。
2023-03-07 physics.flu-dyn physics.optics
The direction of the microjet produced by the collapse of a cavitation bubble locatedin between a wall and a free surface
在本文中，我们提出了一个简化的理论模型的基础上的图像的方法，预测的方向后产生的空泡的自由界面和刚性壁之间的内爆的微射流。我们的理论预测已被验证通过一个彻底的实验研究，其中的脉冲激光空化气泡的壁和自由表面的距离是以系统的方式变化。此外，我们扩展的预测任意值的角，$π/(2n)$与$n$的自然数。本解析解将有助于设计新的战略，旨在防止所造成的损害空化气泡在固体基板
2020-11-09 physics.app-ph physics.flu-dyn
Influence of ambient temperature on cavitation bubble dynamics
College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学船舶工程学院）；National Key Laboratory of Ship Structural Safety, Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学船舶结构安全国家重点实验室）；Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Nuclear Power System and Equipment, Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学黑龙江省核动力系统与设备重点实验室）；Nanhai Institute of Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学南海研究院）
本研究探讨了环境温度对火花生成气泡动力学的影响，发现高温会降低气泡崩溃强度并促进次级气泡形成，揭示了高温流体中侵蚀抑制的物理机制。
2025-10-15 physics.flu-dyn
Experimental observation of a confined bubble moving in shear-thinning fluids
受限毛细管中长气泡的运动在工程和生物学应用中是普遍存在的。虽然对牛顿流体中管壁附近沉积的薄粘性膜的理解已经很好地发展，但对常见的非牛顿流体中的沉积动力学的研究仍然少得多。本文通过系统的实验研究了受限气泡在剪切变稀流体中的运动动力学，在考虑零剪切速率粘度的情况下，在$O(10^{-3}-10^2)$范围内改变零剪切速率毛细管数$Ca_0$。测量了沉积液膜的厚度、气泡速度和气泡前/后速度，并与最近基于适当流变模型的理论研究进一步合理化。与牛顿流体相比，羧甲基纤维素和Carbopol溶液的膜厚度减小时，剪切变稀效应占主导地位。我们发现，膜厚度遵循的标度律从\citet{aussillous2000quick}与有效毛细管数$Ca_e$，考虑到在薄膜中的特征剪切速率所提出的\citet{picchi2021motion}。$Ca_e$通过Carreau-Yasuda流变模型的Carreau数和幂律指数计算。剪切变稀效应也影响气泡速度，并延迟气泡前后壁向抛物线区的转变。特别是，气泡表面上的高度波动导致后弯月面的复杂的后粘度分布，并且实验与理论之间的偏差可能需要进一步的研究来解决轴向速度场。我们的研究可能会推进薄膜流动和非牛顿流体的涂层工艺的基本理解和工程指导方针。
2022-11-16 physics.flu-dyn
Birth of a bubble: Drop impact onto a thin liquid film for an immiscible three-fluid system
Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）；York University（约克大学）
研究不可混溶三流体系统中液滴冲击薄液膜时气泡形成的机制，通过数值模拟揭示液膜变形和气层润滑对气泡形成的关键作用。
2025-12-07 physics.flu-dyn
A theoretical model for compressible bubble dynamics considering phase transition and migration
本研究建立了同时考虑液体可压缩性、相变、振荡、迁移等因素的气泡动力学理论模型，验证了其对多场景气泡行为的捕捉能力，并揭示了蒸汽占比对气泡能量损失与辐射压力的影响规律。
2024-11-04 physics.flu-dyn
The clustering morphology of freely rising deformable bubbles
我们研究了一群自由上升的可变形气泡的聚集形态。一个三维的Voronopsis分析，使我们能够定量区分两种典型的聚类配置：优先聚类和网格状结构。气泡的数据是从直接数值模拟（DNS）使用的前沿跟踪方法。结果表明，气泡的变形（以纵横比χ表示）在决定哪种类型的聚簇中起着重要作用：χ<~ 1.015的近球形气泡形成网格状结构，而变形较大的气泡则表现出优先聚簇。值得注意的是，这个标准的聚类形态保持不同直径的气泡，表面张力，和粘度的液体在研究的参数制度。这种聚集行为的机制与气泡表面产生的涡量有关。
2012-12-04 physics.flu-dyn
