Linear stability analysis of ice growth under supercooled water film driven by a laminar airflow
我们提出了一个理论模型下的风驱动过冷水膜冰的增长。通过改变气流速度，可以改变水层的厚度和表面速度。对于给定的供水率，进行线性稳定性分析，研究冰-水界面的形态不稳定性。在该模型中，由于冰形的变化，水和空气边界层同时受到扰动，并考虑了空气和水流的相互作用对冰水界面扰动增长条件的影响。结果表明，随着风速的增加，扰动的放大率显着影响的可变应力施加在水-气界面上的空气流以及回复力，由于重力和表面张力。我们预测，一个厘米级的波长的冰图案出现和波长减小风速的增加，冰图案的方向相反的水流。空气应力扰动对水-空气界面处的传热系数的影响也被研究为各种风速。
2011-04-28 physics.flu-dyn
Vacuum polarization at the tip of a water drop
本文指出曾被泡利否定的真空极化效应在日常生活中普遍可观测，并以水滴尖端为例说明其表现。
2024-08-11 cond-mat.soft hep-th physics.flu-dyn
Effect of a surface tension gradient on the slip flow along a superhydrophobic air-water interface
超疏水表面已被证明产生显着的阻力减少在层流和湍流通过引入表观滑移速度沿空气-水界面被困在表面粗糙度。在本研究中提出的实验中，我们证明了存在的表面张力梯度与所得的马兰戈尼流沿空气-水界面，导致滑移速度和滑移长度显着减少。在这项研究中，沿毫米大小的空气-水界面的滑移速度进行了实验研究。这种大规模的空气-水界面促进了详细的调查的界面速度分布的流速，界面曲率和界面几何形状的变化。对于空气-水界面支持以上连续的凹槽（同心环内的扭转剪切流），其中没有表面张力梯度存在，滑移速度高达30%的体积速度进行了观察。然而，对于支持以上的不连续的凹槽（矩形通道Poietille流）的空气-水界面，表面张力梯度的存在下，降低了滑移速度，并在某些情况下导致界面速度，这是相反的主流方向。在翼展方向上的空气-水界面的曲率被发现支配的界面流动剖面的细节与反向流动的界面的中心的凹面和凸面沿外部的界面。空气-水界面的偏转也被发现极大地影响滑移的大小。沿空气-水界面施加相对小的表面张力梯度的数值模拟能够预测沿空气-水界面的减小的滑移速度和回流。
2018-03-30 physics.flu-dyn
Numerical simulation of high-speed turbulent water jets in air
空气中高速湍流水射流的数值模拟及其与实验数据的验证还未见文献报道。因此，它的目的是模拟这些高速水射流的物理，并与现有的实验工作的结果进行比较。高速水射流通过质量和动量传递过程在周围大气中扩散。空气被夹带到射流中，整个过程有助于射流扩散和随后的压力衰减。因此，物理问题属于多相流的范畴，对于多相流，要确定质量和动量传递以模拟问题。采用欧拉多相流模型和k-ε湍流模型，并结合一种新的质量和动量传递的数值模型，实现了数值模拟。结果合理地预测了高速水射流在空气中的流动物理。
2010-03-22 physics.flu-dyn
Roughness characteristics of an ice surface grown in the presence of a supercooled water film driven by gravity and wind drag
本文提出了一个理论模型来解释重力和风驱动过冷水膜流过斜面所形成的冰面粗糙度特性。从一种新的冰-水界面形态不稳定性出发，研究了供水率、平面坡度和气流速度对冰面粗糙度间距和高度的影响。提出的宏观尺度下的过冷水膜的形态不稳定性是完全不同的微观尺度下的枝晶生长的结果。结果发现，冰表面粗糙度的间距主要取决于水层的厚度，表面粗糙度的高度是非常敏感的对流换热率在水-空气界面。本模型通过水-气界面处的边界条件考虑了空气和水流之间的相互作用。这导致我们的一个重大发现，切向和正常的剪切应力扰动，由于在水-空气界面处的气流起着至关重要的作用，不仅在扰动的水-空气界面处的对流传热率，但也对高度的冰面粗糙度。这是证实了由模型预测的冰水界面扰动的放大率与实验观察到的粗糙度高度的比较。
2011-03-21 physics.flu-dyn
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
Dusuk Reynolds Sayili akislarda kanat uzerinde kararsiz aerodinamigin incelenmesi
近年来，关于无人机、微型飞行器、风力机、鸟类和昆虫在低雷诺数下飞行的研究数量迅速增加。本文通过大量的实验分析，研究了展弦比为1（AR=1）、低雷诺数（Re=25000、50000和75000）的NACA 4412翼型机翼在0° ~ 45°范围内的非定常气动力特性。NACA 4412翼型主要用于风力机和微型飞行器。根据测力结果，确定Re=25000、50000和75000时的最大升力系数和失速角分别为1.19、1.21、1.24和39°、38°、37°。采用烟丝和油膜进行了机翼上不同平面（z/s=+0.4，+0.2，+0.1，0，-0.1，-0.2）的流场显示和速度分布实验。此外，确定了翼梢涡对机翼的影响。在小迎角时，在机翼的翼尖处观察到了翼尖涡，随着迎角的增大，翼尖涡通过机翼上水平移动的尾迹区发展，对机翼的影响增大。结果表明，叶尖涡在尾流区产生压差，并向展向移动，导致低雷诺数时分离泡减少，失速角增大。此外，由于叶尖涡的存在，流动条件变得更加复杂。
2020-09-02 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
On the oscillatory dynamics of a Saffman--Taylor finger with a bubble at its tip
本研究扩展了Hele-Shaw通道中气指尖端放置气泡的实验，发现系统在流量和气泡大小定义的相空间中存在稳定、振荡及无序动力学区域，揭示了曲率匹配导致压力梯度消失引发振荡的机制。
2025-06-01 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
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
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
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
Formation, Manipulation, and Elasticity Measurement of a Nanometric Column of Water Molecules
在环境条件下操作的原子分辨率力显微镜可以产生纳米级的冷凝水分子柱。在其拉伸过程中观察到与尖端-衬底间隙中的薄水桥相关的力梯度的不寻常的逐步减小，在台阶高度（~0.5 N/m）和平台长度（~1 nm）中表现出规律性。这种“量化”的弹性是在尖端-水界面处的原子尺度粘滑的指示。一个水的弯月面（5-nm长，2.6-nm宽）的不稳定性引起的破裂也found. This工作打开了高分辨率的纳米水柱的结构和界面动力学的研究。
2005-03-21 physics.flu-dyn physics.gen-ph
The electrostatic charge on exuded liquid drops
本研究通过实验测量毫米级水滴下落时的电荷，发现纯水液滴电荷约为-5至-1 pC/g且不受释放高度等影响，而塑料材料会显著改变电荷，揭示了水流动带电的复杂性和材料依赖性静电机制。
2025-05-22 cond-mat.soft 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
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
