Coalescence of immiscible droplets in liquid environments
本研究通过高速成像和理论模型，实验探究了低和高粘度液体中不混溶液滴的合并动力学，发现液桥生长遵循不同幂律，并提出统一惯性-粘性-毛细时间尺度，揭示惯性与粘性阻力的联合作用。
2023-12-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Towards DNS of Droplet-Jet Collisions of Immiscible Liquids with FS3D
空气中微流控技术成为一种新的技术生产工艺方法，以前在微通道中进行超高通量。直接数值模拟（DNS）为多相流的基本理解和以后的应用设计提供了有价值的贡献。本章提出了一个可行性研究与第一DNS结果的液滴射流碰撞的不混溶液体使用内部软件自由曲面3D（FS 3D）。使用与Baumgartner等人[1]的实验相当的设置研究了两种情况，其中甘油溶液的液滴链撞击封装液滴的硅油射流。从实验的二维图像中观察到的液滴形状比可理解的要复杂得多。因此，DNS与FS 3D可以提供额外的信息，如表面积或速度的贡献，以便找到这种碰撞过程的分析模型在未来。这种日益复杂的复杂系统的模拟需要不断改进的数值求解器的代码的性能。因此，多重网格求解器中的红黑高斯-赛德尔平滑器、用于计算粘性力的迭代红黑方案以及动量平流方法都通过缓存和内存使用优化得到了增强。一个代表性的测试用例获得了高达33%的整体性能增益。
2022-12-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Orbiting, colliding and merging droplets on a soap film: toward gravitational analogues
本文研究皂膜上液滴在重力-毛细力驱动下的轨道运动、碰撞与合并现象，发现其形成的桥状结构和旋臂类似天体结构，并通过实验与模型对比揭示了稳定液滴的普适半径和吸引势机制，为引力类比研究开辟新方向。
2025-03-11 physics.flu-dyn
Lagrangian tracking of colliding droplets
我们介绍了一种新的拉格朗日粒子跟踪算法，跟踪粒子在三维接近接触的轨迹之间的分离。该算法还检测低韦伯数二进制碰撞，导致聚结以及液滴破裂。通过找到一组描述每个物体边缘的圆圈，在二维高分辨率数字图像中识别颗粒。这允许识别在投影中重叠超过80%的粒子，即使对于噪声图像也是如此，并且无需调用额外的时间数据。该算法通过最小化惩罚函数来从三维粒子坐标构建轨迹，该惩罚函数是使用来自四个时刻的信息的与预期粒子坐标的偏差的加权和。这种新的混合算法对合成数据进行了验证，并发现完美地再现更多的轨迹比其他常用的方法。对于平均移动距离小于其最近邻距离十分之一的粒子，碰撞检测的准确率为95%。
2020-06-12 physics.flu-dyn
Shear-driven dynamics of surfactant-laden droplets on rough substrates
University of Minnesota（明尼苏达大学）
通过润滑理论模型，研究不可溶表面活性剂液滴在粗糙基底上受外部流动驱动时的去钉扎行为，发现马兰戈尼应力通过抵消压力驱动流提高临界去钉扎压力梯度。
2026-06-03 physics.flu-dyn
Flattening-off of droplet bouncing trend under high ambient gas pressures
该研究首次将液滴碰撞实验拓展至41 atm高压环境，发现高气压下液滴反弹趋势趋平，临界韦伯数在21 atm以上趋于极限，且考虑气膜动力学等因素的标度分析与实验结果吻合。
2024-04-13 physics.flu-dyn
Drop Stream - Immiscible Jet Collisions: Regimes and Fragmentation Mechanisms
研究了连续液体射流与规则的不混溶液滴流的碰撞。选择不混溶的液体，即用于连续射流的硅油和用于液滴流的甘油水溶液，以使液滴能够被射流液体完全润湿。实验确定了四种不同的制度：液滴在射流中，封装没有卫星，封装与卫星从射流液体和混合碎片。在射流制度，潜在的新的应用程序的极大兴趣的下降，对应于一个定期流的滴嵌入在一个连续的射流和描述和报告的第一次。使用众所周知的方面的下降碰撞和射流稳定性，我们建议建立模型之间的过渡喷射制度和其他的下降。两个无量纲的参数来自于此分析，从而用于产生一个简单的政权地图，在射流政权的下降，可以很好地区分从其他结果。
2018-04-10 physics.flu-dyn
Magneto-coalescence phenomena in colliding ferrofluid droplets
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
本研究通过高速成像实验探究水平磁场下铁磁流体液滴碰撞的动力学，揭示冠状高度、铺展及边缘脱离的标度规律，为磁辅助打印和涂覆提供预测工具。
2026-09-25 physics.flu-dyn
Alignment and scattering of colliding active droplets
活性液滴在其表面释放化学溶质，改变其局部界面张力。他们利用溶质的对流输运的非线性耦合产生的Marangoni流自我推进。这种游泳液滴本质上是抗趋化性的，并且被它们自己的化学尾迹或它们的邻居排斥。反弹动力学导致成对液滴相互作用最近进行了详细分析，纯粹的头上碰撞使用一个特定的双球面的方法。在这里，我们扩展了这种分析，并提出了一个简化的模型，一个通用的碰撞来验证倾斜液滴碰撞的对齐和散射特性及其对集体液滴动力学的潜在影响。当液滴直接相互作用时，对于对称碰撞观察到液滴的轨迹的系统对准，并且在碰撞期间液滴的化学尾流的有限时间重排引起。对于更一般的碰撞，观察到复杂和多样的动力学制度，无论是液滴直接相互作用或通过其化学尾流，导致显着的散射。
2020-10-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Experimental investigation of an oil droplet colliding with an oil-water interface
利用时间分辨粒子图像测速技术（PIV）和高速激光诱导荧光（LIF）相鉴别技术研究了浮力驱动的油滴对油水界面的影响。在本文中，我们专注于调查的策略，以优化性能的高速PIV算法。此外，这些数据将用于验证两相流的数值模拟。为了通过PIV同时测量油滴内部和周围的流速，需要匹配两相的折射率。水相由玉米糖浆和水的混合物组成，其限定粘度以及折射率。分散相由两种矿物油的混合物组成。将后者混合以匹配连续相的折射率。两个阶段都接种了PIV所需的示踪粒子。将荧光染料添加到分散相中，以允许通过LIF区分源自两相的PIV信号。LIF和PIV信号由两台高速摄像机采集。为了研究油滴进入油-水界面的冲击，有必要精确测量散布在三个数量级上的速度范围。液滴的影响是在一个时间序列的PIV记录测量具有高的时间分辨率。这允许优化时间序列内的两个相关帧之间的时间间隔，以实现高信噪比，同时仍然能够测量大的速度动态范围。在这项研究中，提出了一种方法来估计最佳的时间间隔。将结果与实验数据进行了比较，并讨论了所引入的优化对数据质量的有效性。此外，本实验的结果进行了比较，数值模拟。
2012-01-19 physics.flu-dyn
Role of Ambient Pressure on Colliding Jets
本研究实验探究环境压力对斜向碰撞射流合并与弹跳的影响，发现压力影响呈非单调性，存在临界压力，并揭示与液滴碰撞不同的新行为。
2023-06-19 physics.flu-dyn
Modeling pattern formation in soft flowing crystals
我们提出了一个中尺度表示碰撞液滴之间的近接触的相互作用，允许达到完整的微流体装置，在这种液滴产生的规模。该方法被证明为碰撞液滴的情况下，并在流动聚焦微流体装置中形成软流动晶体。该模型可能会打开的微流控装置的多尺度模拟的可能性，用于生产新的液滴/气泡为基础的介观多孔材料。
2020-06-22 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Deformation and breakup of compound droplets in airflow
该研究通过实验和理论模型，揭示了气流中复合液滴相较于单组分液滴的变形差异，并分类了三种破碎模式及转变条件，还发现偏心会导致特殊结构形成。
2023-12-24 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
Film thickness distribution in gravity-driven pancake-shaped droplets rising in a Hele-Shaw cell
我们在这里研究实验，数值计算和使用润滑的方法;的形状，速度和润滑膜厚度分布的液滴上升在一个垂直的Hele-Shaw细胞。液滴被静止的不混溶流体包围，并且纯粹由于浮力而移动。两种介质之间的低密度差有助于在毛细管数$Ca$位于$0.03-0.35$之间的状态下操作，其中$Ca=μ_o U_d /γ$由周围油粘度$μ_o$、液滴速度$U_d$和表面张力$γ$构建。实验数据表明，在该区域内，液滴速度不受薄润滑膜厚度和动态弯月面的影响。在等粘性条件下，实验和三维数值计算得到的油膜厚度分布吻合较好。平均膜厚度由Aussillous & Quéré（2000）模型和拟合参数很好地捕获。液滴还表现出“双体船"形状，该形状已被实验确定为压力驱动的对应物（Huerre $\textit{et al}$ . 2015年）。这种模式已合理化使用二维润滑方程。特别是，我们表明，这种奇特的膜厚分布是内在相关的液滴的运动引起的通量的各向异性。
2019-06-17 physics.flu-dyn
The asymmetric coalescence of two droplets with different surface tensions is caused by capillary waves
当两个具有不同表面张力的液滴碰撞时，合并液滴的形状演变是不对称的。使用实验和数值计算技术，我们揭示了这种不对称性是由不对称的毛细波，这是不同的表面张力的液滴的结果。我们发现，增加的表面张力差的不对称性增强，并通过增加碰撞液滴的惯性抑制。此外，我们还研究了无惯性极限下的毛细波。我们发现，不对称性是不是直接由Marangoni力。事实上，马兰戈尼效应强烈地降低了不对称性，这与直觉相悖。相反，与液滴的不同表面张力相关的不同的固有毛细波振幅和速度是液滴聚结期间不对称性的起源。
2022-01-11 physics.flu-dyn
Rise and fall of a multicomponent droplet in a surrounrdfing fluid: simulation study of a bumpy path
本研究通过三元Cahn-Hilliard模型模拟多组分液滴在流体中的上升下落，揭示质量传递引发的密度反转对轨迹的影响，并与实验吻合。
2024-12-18 physics.flu-dyn
Contact angle hysteresis and oil film lubrication in electrowetting with two immiscible liquids
水滴在环境油中的电润湿（EW）已经发现了广泛的应用，包括芯片实验室设备、显示屏和变焦透镜。所有这些应用的功效取决于接触角滞后（CAH），由于润滑层薄，在环境油存在下，CAH通常会降低。虽然众所周知，AC电压降低环境空气中EW的有效接触角滞后（CAH），但我们在此证明环境油中EW的CAH随着AC和DC电压的增加而增加。考虑到氟聚合物-油-水系统的分离压力、短程化学相互作用、粘性油夹带和静电应力，我们发现这种观察可以通过随着电压的增加而在液滴下面的油层逐渐变薄来解释。这使液滴暴露于下面的固体的粗糙度，从而增加滞后。
2018-04-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
ConvNet-Based Prediction of Droplet Collision Dynamics in Microchannels
本研究提出基于卷积神经网络的液滴碰撞结果预测方法，利用格子玻尔兹曼生成数据训练模型，在多变参数下达到0.972准确率，显著提升效率并降低计算成本。
2024-11-06 physics.flu-dyn
Nanoscale sheared droplet: Volume-of-Fluid, phase-field and no-slip molecular dynamics
两种不混溶流体与固体表面之间的三相接触线的运动在各种润湿现象和技术应用中出现。连续介质理论的一个挑战是有效地表示接触线附近的分子现象。在这里，我们描述的分子过程的移动接触线，以评估两个不同的连续两相模型的准确性。具体而言，使用两个移动板之间的二维液滴的分子动力学（MD）模拟来创建不同毛细管数和接触角的参考数据。我们使用一个简单的点电荷/扩展（SPC/E）的粒子网格Ewald静电处理的水模型。该模型提供了一个非常小的滑移和更现实的分子物理比Lennards-Jones模型的代表。Cahn-Hilliard相场模型和流体体积模型针对来自MD参考数据的液滴位移进行校准。结果表明，校正后的连续介质模型可以准确地捕捉不同毛细数和接触角下的液滴位移和液滴破碎。然而，我们也观察到连续和原子模拟之间的差异，在描述瞬态和不稳定的液滴行为，特别是接近动态润湿过渡。剪切液滴的分子动力学提供洞察力的前进和后退的接触线所经历的线摩擦和大规模的时间的"粘滑"样振荡的证据。所提出的结果将作为一个垫脚石，对发展准确的连续模型，纳米流体力学。
2022-04-12 physics.flu-dyn
Offset coalescence behaviour of impacting low-surface tension droplet on high-surface-tension droplet
本文实验研究低表面张力液滴偏心撞击高表面张力静置水滴，揭示表面张力、偏移和速度对铺展及回缩动力学的影响，并提出最大铺展长度预测模型。
2023-10-03 physics.flu-dyn
Drop Impact on Liquid Surfaces: Formation of Lens and Spherical Drops at the Air-Liquid Interface
在不混溶液体的空气-液体界面处的液滴通常形成部分浸没的透镜形状（例如，油上的水）。除了这种结构之外，我们还表明，从目标液体上方的临界高度释放的液滴可以承受冲击，并且尽管经历了大的变形，但最终在表面上方保持球形的球形构型。球形液滴是不稳定的，并且由于轻微的扰动而将转变成透镜模式。使用具有各种尖端直径尺寸的精密分配针将去离子水的悬垂液滴释放到氟碳化合物液体（FC-43，3 M）的表面上。发现喷嘴尖端直径与释放的液滴直径之间存在立方关系。用高速摄像机以每秒2000帧的速度记录跌落冲击。为了使水滴承受冲击并在目标液体池的表面处保持球形配置，要求它们具有临界尺寸并从一定高度释放;否则通常观察到的透镜形状的液滴将在表面处形成。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Interface Dynamics at a Four-fluid Interface during Droplet Impact on a Two-Fluid System
University of Waterloo（滑铁卢大学）
研究液滴冲击两液体系时四液体界面的动力学，探讨粘性耗散、界面拉力和核心滴动能对颈缩动力学的影响，揭示不同体积和展开度的界面液体层对颈缩动态的转变机制。
2024-08-16 physics.flu-dyn
Backflipping motion of air bubbles colliding with a tilted wall
固体颗粒与表面的斜碰撞一直是牛顿力学中广泛研究的课题，它也在一定程度上解释了气泡和液滴的运动。在这里，我们观察到，当气泡与倾斜表面碰撞时，它们表现出后翻转行为。我们的实验表明，当半径为0.6-0.7 mm的气泡以高达15 °的角度与表面碰撞时，它们会发生后翻转，其中最强的后翻转发生在3 °。粒子图像测速技术揭示了后翻转行为是由气泡周围的尾流诱导环流引起的，该环流对气泡施加升力。我们开发了一个理论模型，结合势流理论来描述由弹跳气泡和其尾流之间的相互作用引起的环流。理论结果与实验结果吻合较好，证实了尾流诱导升力在后空翻中的关键作用。最后，我们表明，可以利用气泡的后翻转行为来持续清洁涂有蛋白质溶液的生物表面。
2022-08-30 physics.flu-dyn
High-energy droplet collisions in multi-interacting hollow cone sprays
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Harvard University（哈佛大学）
本研究针对三个空心锥喷雾形成的组合喷雾区域，通过PDI和高速成像系统研究不同液膜韦伯数下的液滴碰撞，发现碰撞使SMD减小11-15%，拉伸分离为主导机制，卫星液滴轴向运动引发级联破碎，分布符合复合伽马分布。
2025-10-28 physics.flu-dyn
Droplet encapsulating bubble: Investigation of droplet spreading dynamics and bubble encapsulation time
School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology（伊朗理工大学机械工程学院）；Department of Mechanical Engineering, University of California, Riverside（加州大学河滨分校机械工程系）
研究通过模拟和实验揭示了液滴与气泡碰撞封装过程中粘度和扩展系数对封装时间的影响，揭示了不同Bond数下的动态行为及封装机制。
2025-05-23 physics.flu-dyn
Physicochemical Hydrodynamics of Droplets out of Equilibrium: A Perspective Review
水滴在自然界和科技中比比皆是。一般来说，它们是多组分的，并且当不平衡时，具有浓度梯度，这意味着流动和质量传输。此外，可以发生相变，伴随着蒸发、固化、溶解或新相的成核。液滴及其周围的液体可以是二元的、三元的，或者包含甚至更多的组分，并且具有几种甚至在不同的相中。在过去的二十年中，实验和数值流体动力学技术的快速发展使我们对这种液滴的物理化学流体动力学的理解取得了重大进展，进一步缩小了从流体动力学到化学工程和胶体与界面科学的差距，并达到了对远离平衡的多组分和多相液滴系统的定量理解，并旨在实现实验与理论或数值之间的一对一比较。这篇评论将讨论远离平衡的液滴系统的物理化学流体动力学的各种例子和我们目前对它们的理解。这些包括浓度梯度中的不混溶液滴、不同液体的液滴的聚结、从化学反应（包括作为微泳者的液滴）和诸如蒸发、固化、溶解或成核的相变中出现的浓度梯度中的液滴，以及三元液体中的液滴，包括溶剂交换、纳米沉淀和所谓的乌佐效应。我们还将讨论许多重要应用，包括化学分析和诊断，微量分析，制药，合成化学和生物学，化学和环境工程，石油和修复工业，喷墨打印，微和纳米材料，和纳米技术等液滴系统的物理化学流体动力学的相关性。
2020-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rise regimes of freely rising droplets with a moderate viscosity ratio
Helmholtz-Zentrum Dresden--Rossendorf, Institute of Fluid Dynamics（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心，流体力学研究所）；State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures, School of Aerospace, Xi'an Jiaotong University（西安交通大学航天学院，机械结构强度与振动国家重点实验室）；Institut universitaire de France（法国大学研究院）
通过数值模拟研究中等粘度比（μ*=0.62）的甲苯液滴在水中自由上升的动力学，揭示了从稳态垂直上升到混沌路径的丰富状态序列，并发现内部流动失稳是路径不稳定的核心机制。
2026-06-07 physics.flu-dyn
Collision Dynamics and Deformation Behaviors of Multi-Core Compound Droplet Pairs in Microchannel Flow
本研究采用基于自由能的格子玻尔兹曼方法，探究受限剪切流中双核复合液滴对的碰撞行为，明确了四类碰撞结果及参数调控规律，填补了复合液滴碰撞研究的空白。
2024-12-10 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Splitting droplet through coalescence of two different three-phase contact lines
两相以上的运动接触线决定了大量的界面现象。尽管其重要性的基础和应用过程中，接触线在四相（两个不混溶的液体，固体和气体）的交界处已被解决，只有在少数调查。在这里，我们报告了一个有趣的现象，以下四个阶段的油，水，固体和气体接触后，通过两个不同的三相接触线的合并。我们结合实验研究和理论分析，揭示和合理化的动力学表现在一个微米级的油滴的接触线和一个毫米级的水滴，覆盖在基板上的油滴的后退接触线之间的合并。我们发现，合并后的四相接触线形成了一个短暂的时间。然而，这种四重接触线并不稳定，导致“液滴分裂”效应，并最终将油滴从水滴中排出。然后，我们表明，不同阶段之间的界面张力和油滴的粘度决定的分裂动力学。更粘稠的油显示出对由四重接触线的不稳定性引起的液滴的极端变形的更高的抵抗力，并且对于这种情况没有观察到液滴排出。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear thinning of non-Brownian suspensions and its variation at different ambient conditions
不混溶的污染物通常涉及天然存在的悬浮液。其流动行为的变化很少被评估。在这里，我们调查的油基两相悬浮液的粘度的变化超过两年的时间，这是暴露于环境空气中的生产阶段。我们发现，空气的绝对湿度，这强烈地随季节变化，导致交换的水滴与悬浮液，大大改变其剪切稀化行为。只有在冬季，当湿度低，是后者接近理想的两相悬浮液。我们的测量表明，当悬浮固体颗粒的表面粗糙度足够低时，浸没的液滴保持在自由状态，有效地增加颗粒之间的排斥，削弱剪切稀化。相反，当粗糙度足够高时，浸没的液滴被捕获在颗粒表面上，通过水桥接诱导有吸引力的颗粒相互作用，增强剪切稀化。
2023-02-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Controlling wetting with electrolytic solutions: phase-field simulations of a droplet-conductor system
不混溶两相系统的润湿特性在从芯片实验室设备到现场规模的石油开采的广泛应用中至关重要。人们早就知道，有效的润湿性能可以通过施加电场来改变;这种现象被称为电润湿。在这里，我们从理论上和数值上考虑位于（绝缘）导体上的单个液滴，即，在电容器内。液滴由没有溶质的纯相组成，而周围的流体含有对称的单价电解质，并且它们之间的界面是不可渗透的。利用非线性Poisson-Boltzmann理论，我们提出了一个理论预测的表观接触角的依赖于所施加的电势。然后，我们提出了良好解决的动态模拟的电润湿使用相场模型，其中整个两相电动力学问题，包括双电层（EDLs），得到解决。模拟结果表明，虽然接触角在小于EDL的尺度上不受施加电场的影响，但在超过EDL的尺度上形成表观接触角。该接触角随时间向饱和的表观接触角松弛。接触角对外加电势的依赖性与理论预测相符。唯一的唯象参数的预测只取决于两个阶段之间的渗透率比。基于所得到的统一描述，我们得到了一个有效的表达式的接触角，可用于更宏观的数值模拟，即电动力学问题没有完全解决。
2018-05-03 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Glassy phase transition in immiscible steady-state two-phase flow in porous media
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；Universidade Federal do Ceará（塞阿拉联邦大学）
通过将两相流中的液滴分布映射到自旋玻璃模型，揭示了两相流中玻璃相变与压力梯度依赖性的关系。
2026-03-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Turbulent convection in emulsions: the Rayleigh-Bénard configuration
本研究通过直接数值模拟探讨了三维多相Rayleigh-Bénard对流中的热量与湍流调制，发现调整分散相体积分数及粘度与热扩散率比可显著改变全局热传递效率及液滴尺寸分布的标度律。
2024-08-23 physics.flu-dyn
The Onset of Fragmentation in Ternary Drop Collisions
最近，已经提出使用碰撞的液滴来产生高级粒子或良好限定的胶囊，或者进行化学反应，其中合并的液滴构成微反应器。对于所有这些有前途的应用，必须确定合并的液滴在碰撞后是否保持稳定，形成单个实体，或者它们是否破裂。这个主题，广泛研究的二元液滴碰撞的可混溶和不可混溶的液体，是相当未开发的三元液滴碰撞。目前的研究旨在通过实验研究三个相同大小的相同液体液滴的碰撞来缩小这一差距，这些液滴中心对称地排列。为此，同时操作三个液滴发生器以获得受控的三元液滴碰撞。碰撞结果的照片上观察和比较的二元碰撞。类似于二元碰撞，建立了一个状态图，显示了合并和反弹以及反射和拉伸分离。在这些制度之间的过渡观察到的差异。
2018-03-27 physics.flu-dyn
Semi-analytical model for the rising sheet generated by droplet-pair impact
Institute of Thermal Science and Power Systems, School of Energy Engineering, Zhejiang University（浙江大学能源工程学院热科学和动力系统工程研究所）；State Key Laboratory of Clean Energy Utilization, Zhejiang University（浙江大学清洁能源利用国家重点实验室）；Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Princeton University（普林斯顿大学机械与航空航天工程系）
研究两低奥内佐格数液滴同时撞击干燥基底产生上升液膜的问题，通过扩展单液滴撞击描述建立半解析模型，耦合薄膜流与碰撞薄片及毛细管延迟边缘，给出三维速度和厚度场及液膜完整形状。
2026-07-07 physics.flu-dyn
Tangential and normal partial slip at the liquid-fluid interfaces: An application to a small liquid droplet, gas bubble, and aerosol
Shubnikov Institute of Crystallography（舒尔尼科夫晶体学研究所）
研究了液-流界面的切向和法向部分滑移问题，推导了气泡上升和气溶胶下沉终端速度的新方程，并通过实验验证了气泡和液滴内气体密度分布不均的现象。
2026-10-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling of thin liquid films with arbitrary many layers
本文将薄膜方程推广至任意多层不混溶液体层，提供推导流体压力及Onsager矩阵的方法，并结合多层浅水-格子玻尔兹曼方法数值求解与线性稳定性分析，验证了模型在多层液膜动力学与平衡态研究中的有效性。
2024-09-25 physics.flu-dyn
Phase-field-based lattice Boltzmann modeling of large-density-ratio two-phase flows
本文提出了一个简单而精确的格子Boltzmann（LB）模型，该模型能够处理大密度差的不混溶两相流。该模型采用两个LB方程，其中一个用于求解守恒的Allen-Cahn方程，另一个用于求解不可压的纳维-斯托克斯方程。在纳维-斯托克斯方程的LB方程中，精心设计了一个新的强迫分布函数，使之比现有的LB模型简单得多。此外，该模型可以实现优越的数值精度相比，以前的Allen-Cahn型LB模型。几个基准的两相问题，包括静态液滴，分层Poiffille流，和Spinodal分解进行了模拟，以验证本LB模型。结果表明，该模型在LB群体中可以获得相对较小的虚假速度，数值计算结果与解析解或已有结果吻合较好.最后，我们利用该模型研究了液滴与大密度比（1000）的薄液膜的碰撞，雷诺数范围为20 ~ 500。该模型成功地再现了液滴飞溅现象，数值预测的液滴扩散半径符合文献报道的幂律规律。
2017-10-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Elastic behavior of spherical nanodroplets in head-on collision
采用分子动力学对等尺寸球形聚合物纳米液滴的正面碰撞进行了模拟。分析了液滴碰撞初始压缩阶段的弹性行为。变形和接触半径的nanodrops相比，与赫兹模型的弹性固体球。结果表明，除了碰撞开始的那一瞬间外，至少碰撞的初始阶段可以用这个连续模型来解释。
2010-01-28 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
N-Component Free Energy Lattice Boltzmann Method with Reduction Consistency and Global Momentum Conservation
Institute\ for\ Multiscale\ Thermofluids,\ School\ of Engineering,\ University\ of\ Edinburgh,\ Edinburgh\ EH9\ 3FD,\ United\ Kingdom；Institute\ for\ Mechanical\ Process\ Engineering\；\ Mechanics,\ Karlsruhe\ Institute\ of\ Technology,\ Karlsruhe,\ Baden-W u rttemberg, Germany；Lattice\ Boltzmann\ Research\ Group,\ Karlsruhe\ Institute\ of\ Technology,\ Karlsruhe,\ Baden-W u rttemberg, Germany
本文提出了一种自由能晶格玻尔兹曼模型，能够模拟具有任意数量不混溶组分的流体系统。该方法严格满足降阶一致性，确保不存在的流体组分不会自发成核。通过引入一种新的表面张力力的离散化方法，实现全球动量守恒，且通过与移动无关的通量修正来保证降阶一致性。该方法通过多种静态和动态问题的测试，包括液镜、Janus滴状物、四元相分离和六组分层泊肃叶流，均与理论预测一致。最后，通过图案化液面和微流体乳滴生成展示了该方法的应用性。
2026-05-21 physics.flu-dyn
Crude Oil Displacement Enhanced by Interfacially Active Nanoparticles and Their Coupling Effect with Low-Salinity Brines
本研究探讨pNIPAM纳米颗粒增强原油驱替及其与低盐度卤水的耦合效应，发现与一价NaCl产生正向协同，显著提升原油去湿润动力学，为流体驱替提供新策略。
2024-06-27 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Multiple collisions in turbulent flows
在湍流悬浮液中，碰撞率决定了颗粒聚结或相互反应的速度。为了确定碰撞率，许多数值研究依赖于“幽灵碰撞近似”（GCA），它简单地记录了点粒子对进入阈值距离的频率。在许多应用中，悬浮颗粒在碰撞时粘附（或在液滴的情况下，聚结），并且感兴趣的是第一次接触的频率。如果一对“幽灵”粒子经历多次碰撞，GCA可能会高估真实的碰撞率。本文采用全分辨直接数值模拟方法，对中等雷诺数（R_λ= 130）下的湍流进行了数值模拟，研究了多重碰撞的普遍性和性质。我们表明，GCA导致系统高估的碰撞率，这是15%的顺序时，粒子的惯性是小的，并缓慢地降低惯性增加。我们研究了给定的一对鬼粒子碰撞N次的概率P（N）。当N>1时，我们发现P（N）=βα^N，其中α和β是依赖于粒子惯性的系数。这一结果被用来解释GCA和真实碰撞率之间的差异。我们还研究了幽灵粒子保持接触的时间统计。我们表明，接触时间的概率密度函数是不同的第一次碰撞。这种差异是由悬浮颗粒相空间中焦散线的影响来解释的。
2013-10-05 physics.flu-dyn
