Evaporation-triggered segregation of sessile binary droplets
多组分液滴的液滴蒸发对于各种物理化学应用是必不可少的，例如在喷墨打印、喷雾冷却和微制造中。在这项工作中，我们观察和研究的蒸发固着二元液滴，由水和表面活性剂样液体（1，2-己二醇）的混合物的相分离。相分离（即，分层）导致液滴的水蒸发速率降低，并且由于水被非挥发性1，2-己二醇屏蔽，最终蒸发过程停止。粒子图像测速和数值模拟的流场的可视化显示，在液滴边缘的水蒸发的时间尺度是快于马兰戈尼流，这源于水和1，2-己二醇之间的表面张力的差异，最终导致隔离。
2018-01-30 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
Stability and retention force factor for binary-nanofluid sessile droplets on a inclined substrate
我们调查的固位液滴的纯（乙醇）和二元（水-乙醇）流体负载氧化铝纳米粒子放置在一个临界倾斜基板上的保留力因子。观察到，虽然乙醇液滴的临界角随着纳米颗粒浓度的增加而增加，但是对于水-乙醇二元液滴，其达到平台并且在0.6wt.纳米颗粒负载。研究了纳米粒子的组成和浓度对滞留力因子的影响，并提出了纯液滴和二元液滴的滞留力因子和临界角的关联式。红外图像的蒸发液滴的纯和二元流体揭示更丰富的水热波液滴与纳米粒子负载比液滴没有负载，这些波是更强烈的纯乙醇液滴。在倾斜的基底上，体积力导致液滴向后退侧伸长更多，这导致液滴在后退侧更早地分裂。据我们所知，我们的研究是第一次尝试调查的保留力因子的液滴装载纳米粒子在倾斜的基板。
2023-02-21 physics.flu-dyn
Sessile condensate droplets as quasi-static wall deformations in direct numerical simulations of channel flow with condensation
由于在环境条件下空气中普遍存在湿度，冷凝是许多流动应用的重要方面。对于这种流动的直接数值模拟，将气相模拟为特征在于由潜热的释放和吸收耦合的温度和湿度的混合物已被证明以降低的成本产生与多相直接数值模拟一致的结果。固着液滴作为准静态变形的基础上，在表面上的基本冷凝率扩展的单相方法，包括液滴和流之间的相互作用，同时保留模拟气相的优势。通过有液滴和无液滴的冷却的垂直通道的湍流的模拟结果表明，由于冷凝液滴的存在，在液滴附近和整个通道中，热量和蒸汽的湍流传输增加。特别地，壁的对称性的破坏将冷凝从周围区域转移到液滴表面上。
2022-06-28 physics.flu-dyn
Evaporation Dynamics of Completely Pinned and Partially Pinned Sessile Droplets in Multi-Droplet Configurations
本研究通过实验对比完全钉扎与部分钉扎固着液滴在多液滴构型中的蒸发动力学，发现完全钉扎液滴虽绝对蒸发更快，但受气相屏蔽效应获得的相对寿命延长更显著，五液滴构型中寿命最高延长124%，并建立了含蒸发冷却效应的理论模型。
2025-11-10 physics.flu-dyn
Dependence of fluid flows in an evaporating sessile droplet on the characteristics of the substrate
通过详细的数值计算，得到了静止液滴蒸发过程中的温度分布和相应的涡结构。一个Marangoni对流引起的热传导过程中的下降和基板被证明是能够导致不仅在一个单一的漩涡，但也在两个或三个漩涡，这取决于基板的比例，流体的热导率，基板的厚度和接触角。“相图”包含的信息的数量，方向和空间位置的旋涡准定常流体流动的介绍和分析。所获得的结果表明，在蒸发液滴的流体流动结构可以在一个控制的方式通过选择具有适当的属性的基板的影响。
2015-01-22 physics.flu-dyn
Surface jets and internal mixing during the coalescence of impacting and sessile droplets
实验研究了在表面张力占主导地位的情况下，具有相同或不同表面张力的固着液滴和随后沉积的撞击液滴在聚结过程中的内部动力学。两个彩色高速摄像机被用来捕捉快速的内部流动和相关的混合，同时从两侧和仰视图通过添加惰性染料的影响液滴。如果具有相同表面张力的液滴之间有足够的横向间隔，则在合并的液滴顶部识别出稳健的表面射流。图像处理表明，这种射流是由冲击惯性和不动接触线引起的表面流动的结果。通过在聚结液滴之间引入表面张力差，可以经由马兰戈尼流来增强或抑制表面射流。初始液滴配置和相对表面张力的长期动态和混合效率的影响，加上新兴的应用，如反应性喷墨打印的影响，也被认为是。
2020-02-24 physics.flu-dyn
Melting process of frozen sessile droplets on superhydrophobic surfaces
本研究通过实验探究超疏水表面冻结固着液滴的熔化过程，发现单尺度纳米与分级微纳结构基底上存在两种反向涡旋的熔化形貌，揭示了两类基底中马兰戈尼对流的不同作用机制，为理解疏冰性与设计新型疏冰表面提供支撑。
2023-10-06 physics.flu-dyn
A finite-element model for computing fluid flow inside a sessile evaporating droplet on a solid surface
建立了一个有限元模型，计算了环境条件下亲水性基底上固着蒸发液滴内部的流动。蒸发被假定为准定常的和流动被认为是轴对称的与钉扎接触线。在液滴内部求解柱坐标系下的纳维-斯托克斯方程。采用Galerkin加权残值法和速度-压力方程对控制方程进行离散。采用六节点三角形网格和二次型函数求解，获得了较高的精度。在轴向方向上的径向速度分布计算的有限元求解器进行了比较，与现有的分析模型，并发现在良好的协议。速度幅值和流线的等值线显示了特征流动，即在蒸发液滴内部径向向外流动。
2020-09-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Ultrasonic spectroscopy of sessile droplets coupled to optomechanical sensors
本文提出将固着液滴耦合到集成光机械传感器，被动探测亚纳升液滴0–40 MHz热驱动声学呼吸模式，实验与理论吻合，可用于小体积生化样品精密声学传感。
2023-07-13 physics.app-ph physics.flu-dyn
Evaporation-driven liquid flow in sessile droplets
固着液滴的蒸发自发地引起内部毛细液体流动。由蒸发引起的温度或化学梯度引起的液-气界面处的表面张力驱动的表面积和/或表面张力差的最小化使液体运动。该流动沿着悬浮材料拖动，并且是控制干燥液滴留下的污渍中的材料沉积的关键之一。这一原理的应用范围从印刷和涂料工业中的污渍形成控制，到DNA分析，到对血迹的法医和医学研究，以及使用蒸发驱动的自组装纳米技术。因此，固着液滴的蒸发不仅引起了流体动力学的极大兴趣，而且引起了软物质、化学、生物、工程、纳米技术和数学界的极大兴趣。由于这种广泛的兴趣，在干燥液滴蒸发驱动的流动的知识仍然分散在不同的领域，导致各种误解和误解。在这篇综述中，我们的目标是统一这些观点，并反映在最近的实验和理论进展的光在固着液滴蒸发驱动的液体流动的当前理解。此外，我们概述了开放的问题，并指出未来研究的方向。
2022-09-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation-Induced Crystallization of Surfactants in Sessile Multicomponent Droplets
表面活性剂已被广泛研究并用于控制液滴蒸发。在这项工作中，我们观察和研究十二烷基硫酸钠（SDS）在蒸发的甘油-水混合液滴的结晶。结晶是由水的优先蒸发引起的，这降低了SDS在混合物中的溶解度。因此，晶体屏蔽液滴表面并停止蒸发。的蒸发特性的范围内的液滴尺寸的普遍性，揭示了通过应用扩散模型，延长拉乌尔定律。为了描述晶体的成核和生长，我们采用Weinberg的二维结晶模型[J. Non-Cryst. Solids 1991，134，116]。该模型的结果与我们的实验结果相比是有利的。我们的研究结果可能会启发社会重新考虑高浓度的表面活性剂在多组分蒸发系统中的作用。
2020-07-27 physics.flu-dyn
Fluid flow structures in an evaporating sessile droplet depending on the droplet size and properties of liquid and substrate
本文研究了轴对称蒸发液滴内的准稳态流动，其流动随基片与流体的导热系数、流体挥发性、接触角和液滴尺寸的变化而变化。得到了正己醇、正丁醇和乙醇液滴的温度分布和涡结构。为此目的，已联合考虑了一个蒸发固着液滴的流体动力学，在液滴和基板的热传导和蒸汽在空气中的扩散的影响。利用ANSYS Fluent软件对方程进行了有限元求解。的相图演示的数量和方向的漩涡作为接触角和基板的流体的热导率的比率的函数，得到并分析了各种值的参数。特别地，重力对液滴形状的影响和液滴尺寸的影响已经被考虑。我们发现，高挥发性液滴的相图不包含对应于反向单涡的子区域，并且它们的单涡子区域变得更加复杂。大尺寸液滴的相图不连续对应于一个规则的单涡和三个涡的子区域。我们演示了如何单涡子区域消失的液滴尺寸的逐渐增加。
2020-08-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Spreading and retraction dynamics of sessileevaporating droplets comprising volatile binary mixtures
研究了由二元混合物组成的挥发性液滴在加热衬底上的沉积动力学。利用润滑理论，我们开发了一种新的单侧模型来预测的挥发性二元混合物在具有高润湿性的基板上形成的蒸发固着轴对称液滴的扩展和收缩。考虑了液滴性质随浓度的变化以及惯性的影响，研究了具有运动接触线的细液滴。参数空间进行了探索和由此产生的润湿和蒸发的影响进行了评估。在所有情况下，增加溶质Marangoni应力增强铺展速率，接近超铺展液体的铺展速率。为了验证我们的模型，进行实验与二元乙醇-水滴从下面加热的亲水性载玻片上传播。量化的铺展速率，揭示了在接触线处更易挥发的组分（乙醇）的优先蒸发驱动超铺展，在某些情况下导致接触线不稳定。我们的模型和实验之间的定性协议，与定量协议正在实现的扩散率。
2020-09-22 physics.flu-dyn
Lifetime of sessile saliva droplets in the context of SARS-CoV-2
呼吸道疾病（如COVID-19）从受污染表面的传播取决于含有病毒的沉积液滴的干燥时间。蒸发速率取决于环境条件，例如环境温度和相对湿度以及物理性质（例如，液滴体积、接触角和组成）。呼吸道飞沫除水外还含有盐（NaCl）、蛋白质（粘蛋白）和表面活性剂（二棕榈酰磷脂酰胆碱），预计这些物质会对蒸发产生很大影响。一个基于扩散的理论模型，用于估计干燥时间的开发，考虑到动态接触角的唾液液滴与盐和不溶性表面活性剂负载。考察了初始体积、接触角、盐度、表面活性剂浓度、环境温度和相对湿度对液滴干燥时间的影响。
2020-08-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A macroscopic model for sessile droplet evaporation on a flat surface
固着液滴在平坦表面上的蒸发涉及相变、扩散、平流和表面力之间的复杂相互作用。在试图显着降低问题的复杂性，并使其易于管理，我们提出了一个简单的模型铰接在一个表面自由能为基础的松弛动力学的液滴形状，扩散蒸发模型和接触线钉扎机制的屈服应力。我们的模型再现了已知的动态液滴形状松弛和液滴蒸发，无论是在没有和存在的接触线钉扎。我们表明，形状松弛蒸发过程中显着影响的寿命下降。我们发现蒸发时间对初始接触角的依赖性是形状弛豫和蒸发之间的竞争的函数，并且强烈地受到任何接触线钉扎的影响。
2018-07-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analysis of an Evaporating Sessile Droplet on a Non-Wetted Surface
本文在扩散限制和准稳态蒸发的框架下研究了固着液滴在非润湿表面上的蒸发。本文推广了前人的模型，数值求解了大气中液体蒸气扩散的拉普拉斯方程。我们提出了一个统一的，简单的和准确的蒸发质量通量的表达式适用于90 ^o <θ <180 ^o，其中θ是平衡接触角。此外，利用导出的蒸发质量通量的表达式，我们提出了一个简单而准确的非润湿表面的蒸发质量速率的表达式，它不表现出奇异性θ = 180 ^o。最后，使用缩放分析，蒸发质量通量的表达式被用来估计的蒸发驱动的特征流速的方向和大小的液滴内的非润湿表面上。预测的流动方向被认为是与以前的测量一致。
2018-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of sessile drops on a heated superhydrophobic substrate
本文实验研究了加热超疏水铝基底上静止水滴的蒸发动力学，发现双液滴系统因蒸汽屏蔽效应蒸发更慢且寿命更长，并提出综合理论模型准确预测了不同温度和构型下的蒸发行为。
2025-07-01 physics.flu-dyn
Interplay of transport mechanisms during the evaporation of a pinned sessile water droplet
由于液滴蒸发在科学技术的各个领域都有着广泛的应用，因此在过去的几十年里，液滴蒸发一直是人们研究的热点。然而，运输机制的作用一直是一个激烈的辩论的主题，特别是在水滴中的马兰戈尼流的存在。这项工作的目的是绘制一个清晰的图片内的干燥固定固着水滴在存在和不存在的热毛细作用的切换传输机制，通过开发一个全面的模型，占所有相关的物理在两个阶段，以及在界面处的界面现象。该模型揭示了一个迄今未开发的混合径向和浮力流脱落光从浮力诱导瑞利流的径向流引起咖啡环效应的过渡。该模型的预测很好地匹配以前的实验结果在不同的基板温度只有在没有马兰戈尼流。当热毛细作用占，强大的表面流形状的液体速度场在大部分的液滴寿命和模型开始高估蒸发率与基板温度的增加。
2021-02-27 physics.app-ph physics.flu-dyn
Non-coalescence and in-plane momentum generation in sessile droplet clusters
本文研究了疏水表面静坐液滴簇中液滴的非聚并现象，发现液滴聚并时的表观接触会产生弹跳相互作用并引发面内动量产生，实现液滴自驱动，为超疏水表面滴状冷凝中的被动液滴去除提供了新途径。
2025-07-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Delayed coalescence of surfactant containing sessile droplets
当两滴相同液体的固着液滴接触时，它们在毛细作用的驱动下合并成一滴。然而，当两个液滴具有不同的表面张力时，尽管是完全可混溶的，但聚结可能被延迟，或甚至完全停滞相当长的一段时间。一个暂时的非聚结状态出现，在此期间，液滴在其基底上移动，仅通过它们之间的细颈连接。现有文献涵盖了纯液体和低表面活性的混合物。在本文中，我们专注于大的表面活性的情况下，使用不同浓度的表面活性剂水溶液。结果表明，聚结行为可以分为三个制度，发生不同的表面张力和接触角的液滴在初始接触。然而，并非所有现象都可以单独从表面张力对比度或接触角来预测，而是也很大程度上取决于表面活性剂浓度。这表明，合并过程不仅是由流体力学和几何形状，但也取决于表面吸附的分子物理。
2018-03-27 physics.flu-dyn
Universal dissolution dynamics of a confined sessile droplet
我们实验研究了不可渗透的垂直约束的影响下，在水中的微尺度固着酒精液滴的溶解。与非限制对应物相比，限制的引入抑制了从液滴到体相介质的质量传输。随着浮力羽流，流动可视化显示，一个封闭的液滴的溶解是由一个新确定的机制-悬浮的环形涡阻碍。由于涡流引起的阻碍而引起的流动中的形态变化改变了溶解速率，从而导致液滴寿命的增强。此外，我们提出了一个修改的关键无量纲参数（瑞利数$Ra^{'}$（表示浮力）和舍伍德数$Sh^{'}$（表示质量通量））和液滴寿命$τ_{c}^{'}$，基于假设的线性分层液滴环境（与修订的浓度差$ΔC^{'}$），考虑到几何形状的约束。我们表明，垂直约束下的液滴溶解的实验结果证实了普遍的标度关系$Sh^{'} \sim Ra^{' 1/4}$和$τ_{c}^{'} \sim ΔC^{'-5/4}$。我们还提请注意的事实是，修订后的比例定律纳入几何形状的限制，在目前的工作中提出的可以扩展到其他已知的配置，如液滴溶解内的通道尺寸的范围内，遇到的各种应用，如微流体技术和生物医学工程。
2020-07-27 physics.app-ph physics.flu-dyn
Surface declination governed asymmetric sessile droplet evaporation
本文报道了倾斜衬底上的液滴蒸发动力学。本文对不同衬底厚度、润湿性和温度下的液滴蒸发行为进行了全面的实验和理论分析。与基板decaderance固着液滴表现出扭曲的形状和蒸发在不同的速率相比，液滴在同一水平基板上，其特征在于更经常的蒸发制度的变化。在蒸发过程中，滑粘和跳粘模式是突出的。对于倾斜衬底上的液滴，蒸发通量也是不对称的，并且由初始接触角的不同决定。由于后接触线处的接触角较小，因此它是蒸发通量较高的区域。粒子图像测速仪显示了倾斜液滴内的内循环速度增加。蒸发通量的不对称性导致更高的温度梯度，这最终增强了蒸发通量最高的液滴后部附近的热Marangoni循环。采用一个模型对热Marangoni平流速度进行了预测，得到了较好的拟合。倾斜角和施加的热条件相互作用，并导致变形的蒸发动力学比液滴在水平加热表面。即使TL的微弱运动也会显著改变蒸发动力学，通过将液滴的形状从理想的椭圆形改变为几乎球冠，这最终降低了蒸发通量。液滴的寿命是通过修改非加热基板的可用模型来建模的，以考虑形状不对称性。目前的研究结果可能会对微尺度热流体动力学产生强烈的影响。
2020-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A melting mode of frozen sessile droplets with unmelted ice layer deposited at the bottom
Tianjin University（天津大学）；University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）
研究发现超疏水表面冻结液滴在熔化时，未熔冰层沉积在底部，高加热温度等条件促进该模式形成。
2026-02-09 physics.app-ph physics.flu-dyn
Recent Developments on Colloidal Deposits Obtained by Evaporation of Sessile Droplets on a Solid Surface
了解载有胶体颗粒的液滴蒸发过程中的流动模式和耦合传输现象对于设计技术应用（如在固体表面上组织蛋白质/DNA）至关重要。我们回顾了最近的报告，蒸发固着液滴的胶体悬浮液在固体表面。本文从环状沉积物形成的经典机理出发，讨论了几个参数的影响。值得注意的是，已经发现热或溶质Marangoni效应、颗粒尺寸、颗粒浓度、颗粒形状、基底润湿性、悬浮液的pH等在控制沉积图案中是重要的。沉积图案的复杂性和形状已被归因于蒸发过程中的耦合传输现象。我们讨论了重要的制度地图报告不同类型的存款，这使我们能够分类的存款和耦合物理。我们还提出了研究，已经证明了在蒸发的固体表面上的双分散胶体悬浮液中的颗粒分选。最后，对该领域未来的研究机会提出了一些意见。
2019-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modulating Leidenfrost-like Prompt Jumping of Sessile Droplets on Microstructured Surfaces NPformat
本文报道在微柱表面上于130°C低温下实现水微滴的类莱顿弗罗斯特瞬跳，通过调控柱高改变热边界层厚度，实现两种气泡生长模式下的可控跳跃，为快速除污提供新策略。
2024-05-25 physics.flu-dyn
Line tension from dual-geometry sessile droplet measurements: Combining contact-angle size-dependence data for axisymmetric and cylindrical droplets to determine the line tension
通过热力学分析，提出一种结合轴对称和圆柱形液滴接触角尺寸依赖性数据的新技术，以在主导阶提取接触线贡献并准确确定线张力。
2025-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Coalescence of sessile aqueous droplets laden with surfactant
本研究通过大规模分子动力学模拟，揭示了含表面活性剂固着液滴在不同润湿性基底上的聚结机制，发现接触角影响聚结行为，桥接生长遵循2/3幂律，且表面活性剂浓度增加会减缓聚结。
2024-02-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of sessile ethanol-water droplets on a highly inclined heated surface
实验研究了乙醇-水二元液滴在倾斜衬底上的蒸发过程，在临界滑动角以下，不同衬底温度下的蒸发过程。使用配备有CMOS相机和红外（IR）相机的定制测角仪。在蒸发过程中，液滴被观察到保持钉扎在前进侧，而后退侧收缩。倾斜基板上的液滴的前进和后退接触角的不对称性导致通过IR图像捕获的复杂的热溶质Marangoni对流。液滴在蒸发的早期阶段在前进的接触线周围表现出两个不同的振荡的富水冷区，而更易挥发和更轻的乙醇在后退侧附近产生更热和快速蒸发的单元。当乙醇蒸发掉时，富含乙醇的细胞崩溃，沿着斜面产生热脉动。随后，热模式变得类似于纯水滴的热模式。研究还发现，热溶质驱动的振荡对流随衬底温度的升高而增加。尽管在对流动力学的复杂性，蒸发速率表现出在归一化时间在不同的基板温度，可以表示为分段线性拟合在蒸发的早期和后期阶段的普遍行为。
2020-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-sorting of bidisperse particles in evaporating sessile droplets
本研究通过两阶段数值模拟，发现乙醇液滴蒸发时，无Marangoni应力下接触线后退流抑制双分散颗粒自分类，而存在Marangoni应力时，界面流动促使小颗粒集中于顶端、大颗粒形成外壳。
2025-04-23 physics.flu-dyn
Freezing of sessile droplet and frost halo formation
本文研究挥发性固着液滴冻结时的霜环形成机制，通过蒸发与凝结通量分析揭示湿度、挥发性和基底热导率对霜环演化及冻结时间的影响。
2023-12-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of viscosity on surface acoustic wave driven collective particle dynamics in sessile droplets: nebula, black holes and white dwarfs
表面声波（SAW）可以在几秒钟内将微颗粒集中在液滴中。然而，机制并不清楚，现有的解释失败了几个数量级。在本文中，我们分析了流体粘度和颗粒尺寸的SAW驱动的集体粒子动力学在液滴的效果。在我们的大多数实验中，粒子不会聚集，而是远离液滴中心，从而形成“黑洞“。我们表明，黑洞是由于空间位阻，其中极向流线，应该驱动粒子的液滴的中心来太接近固体，使沿这些流线携带的粒子接触固体壁边缘的黑洞到达液滴的中心之前。这些黑洞的大小与在粘性较低的液滴中形成的聚集体的大小相关。这表明了黑洞和白矮星（聚集体）的共同形成机制。在前者中，接触固体的颗粒将被流体冲走，而在后者中，颗粒将保持与固体接触并滚动到形成聚集体的液滴中心。本文还讨论了液滴底部聚集体的稳定条件。然后使用流体动力学屏蔽的概念来浓缩1 $μ$ m颗粒，使用10个$μ$ m珠作为屏蔽。
2022-04-28 physics.flu-dyn
Coalescence of immiscible sessile droplets on a partial wetting surface
本文通过实验与理论研究了部分润湿表面上两个不互溶液滴的聚并过程，将其划分为液桥生长、振荡和复合液滴回缩三个阶段，并揭示了界面张力对振荡的阻力作用及接触线附近的粘性阻力集中机制。
2023-09-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Contactless generation and trapping of hydrodynamic knots in sessile droplets by acoustic screw dislocations
流体动力学纽结不仅是研究湍流中质量和动量传递的基本结构，而且也是粒子物理学中其他拓扑问题的有力类比。然而，结的实验研究是非常具有挑战性的，由于有限的控制结的产生和难以观察所产生的快节奏的多尺度流的演变。在本文中，我们提出了使用声流，以配合流体中的流体动力学结。该方法是非接触式的，几乎是瞬时的，并且对粘度相对不敏感。重要的是，它允许从非常任意的三维流动结构开始，而不依赖于外部边界条件。我们证明了我们的方法，通过使用声学螺旋位错在固着液滴打结。我们观察到反转的结手征（流体动力学螺旋度测量）的螺旋位错的拓扑电荷的增加。结合声场合成的最新进展，这项工作打开了一个窗口，研究更复杂的流体动力学结拓扑结构在更广泛的空间和时间尺度。
2021-05-18 gr-qc physics.flu-dyn
Coalescence of sessile polymer droplets: A molecular dynamics study
本文通过分子动力学模拟研究不同链长聚合物液滴在不同润湿性基底上的聚并过程，发现液桥生长速率随基底润湿性增强而提高、随链长增加而降低，且基底润湿性对液滴接近动力学的影响大于链长。
2023-09-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Influence of viscosity on acoustic streaming in sessile droplets: an experimental and a numerical study with a Streaming Source Spatial Filtering (SSSF) method
当声波在诸如液体的有损耗介质中行进时，它逐渐将其伪动量传递到流体，这导致稳定的声流。值得注意的是，该现象涉及声衰减和剪切之间的平衡，使得粘度在速度场的最终表达中消失。因此，在声流实验中，粘性的影响一直被忽略。在这里，我们的实验表明，粘度起着重要的作用，如在固着液滴中的表面声波诱导的流腔。我们开发了一个数值模型的基础上的空间过滤的流源项计算诱导流运动，大大降低了计算要求。我们的证据表明，在液滴声场是一个混乱的领域和一些强大的焦散线的叠加。焦散线似乎驱动流动，这允许对流动结构进行定性预测。最后，我们减少了问题的两个无量纲的数字有关的表面波和体波衰减和模拟半球形的固着液滴休息在锂的硼酸盐基板的参数范围。即使在这样的基线配置中，我们也观察到至少四种不同的流态。对于他们中的每一个，我们建立了一个相关的液滴中的平均流动速度，这是越来越依赖于体波衰减的粘度增加。这些相关性将我们的结果扩展到广泛的流体和驱动频率。
2016-05-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Impact of internal flow and particle-substrate interaction on deposit patterns during evaporation of a colloidal sessile droplet
本文通过有限体积数值模拟研究胶体液滴蒸发中的颗粒沉积，比较三种物理模型，揭示径向流主导咖啡环效应而马兰戈尼流使其均匀化，并阐明基底-颗粒相互作用及热浮力的影响。
2025-07-18 physics.flu-dyn
Competing Marangoni and Rayleigh convection in evaporating binary droplets
对于一个小的固着或悬垂液滴，一般认为，一旦邦德数很小，重力就不起任何作用。这甚至被假设用于蒸发二元固着或悬垂液滴，其中对流流动可以由于一种组分的选择性蒸发和所产生的浓度以及因此在空气-液体界面处的表面张力差异而被驱动。然而，最近的研究表明，在这种液滴中，重力确实可以发挥作用，并且自然对流可以是蒸发二元液滴内部流动的主要驱动机制（Edwards等人，物理修订信函121，184501（2018）; Li等人，物理修订信函122，114501（2019））。在这项研究中，我们推导并验证了一个准稳态模型内蒸发的二元固着和悬垂液滴，这成功地允许预测的流行和有趣的相互作用的瑞利和/或Marangoni对流的基础上的流场表示的瑞利和Marangoni数的相图。
2020-05-28 physics.flu-dyn
Influence of fluid flows on electric double layers in evaporating colloidal sessile droplets
建立了一个描述带电胶体粒子在带电金属基底上的蒸发液滴中的输运模型。该模型考虑了胶体颗粒的电荷以及胶体颗粒和溶剂分子上的活性基团电解解离产生的小离子。我们采用了一个系统的自洽泊松和Nernst-Planck方程的电势和平均浓度的胶体粒子和离子与适当的边界条件。采用纳维-斯托克斯方程、热传导方程和蒸汽在空气中的扩散方程分别描述了蒸发器内的流体动力学、温度分布和蒸发过程。所开发的模型是用来进行第一性原理数值模拟的带电二氧化硅胶体粒子在蒸发水液滴的传输。我们发现双电层可以被足够强的流体流破坏。
2022-03-11 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Translation dynamics of evaporating sessile binary-mixture droplet populations
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；York University（约克大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
研究二元混合物液滴对的平移动力学，通过理论模型和实验验证，揭示了溶质马兰戈尼、毛细效应和热马兰戈尼共同决定液滴的吸引、排斥和追逐行为。
2026-10-20 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
Evaporation of sessile water droplets on horizontal and vertical bi-phobic patterned surfaces
本文介绍了一个实验研究的热传输到单个水滴蒸发加热双疏表面组成的超疏水矩阵与圆形疏水图案与强大的接触线钉扎。将8 μ l体积的单个水滴置于预热的表面上，并使其在开放的实验室环境中蒸发。我们调查的基板取向（水平和垂直）的蒸发动力学的影响。使用光学和红外成像，我们报告液滴流体动力学和传热特性的蒸发液滴。总的来说，垂直表面上的蒸发效率更高，总传热率更高，蒸发时间缩短10%。与直觉相反，在垂直表面上，基板-液滴界面热通量在下部接触线附近高于上部区域，尽管在底部具有高接触角和预期的楔形效应。同时，液滴下部的温度较低。我们将这种明显的异常归因于显热和蒸发之间的竞争，以及与水平表面相比修改后的对流签名（液滴和气相内）。我们还表明，一旦接触角在上部和下部的接触线变得相等的蒸发过程结束时，热签名变得均匀。这项工作的见解可以指导喷雾冷却装置的设计，或用于在基于蒸发的制造技术和喷墨打印过程中改变颗粒沉积模式。
2019-12-05 physics.flu-dyn
Interfacial aggregation of self-propelled Janus colloids in sessile droplets
封闭系统中的活微生物通常经历对种群边界的亲和力。这种对界面的亲和力的原因可能是它们的定向运动和流体动力学相互作用的组合，其距离大于它们自身的大小。在这里，我们将表明，自推进Janus颗粒（聚苯乙烯颗粒部分涂有铂）浸没在水滴和过氧化氢倾向于积累在附近的液体/气体界面。有趣的是，尽管存在由溶质Marangoni流引起的蒸发驱动流，但界面累积仍会发生，所述溶质Marangoni流通常倾向于在液滴的本体内重新分布颗粒。通过被动胶体（流动示踪剂）进行额外的实验，并与粒子的主动运动和流体流动的数值模拟比较，我们解开观察到的界面粒子积累背后的主导机制。这些结果使我们能够在活跃的Janus粒子和一些生物微泳者之间进行类比，了解它们如何与环境相互作用。
2022-12-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coalescence-induced alignment of anisotropic particles in drying sessile droplets
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (IET-2)（亥姆霍兹埃尔朗根-纽伦堡可再生能源研究所（IET-2））；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
该研究通过介尺度模拟揭示了干燥悬垂液滴聚并及蒸发对各向异性粒子取向的影响，推导了几何标度，明确接触角调控取向保持效果，为印刷材料性能调控提供了依据。
2026-08-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of initially heated sessile droplets and the resultant dried colloidal deposits on substrates held at ambient temperature
本研究的实验和数值研究的蒸发和由此产生的图案的干燥沉积物的含水胶体固着液滴，当液滴最初被提升到一个高温，然后被放置在基板上保持在环境温度下。然后释放系统进行自然蒸发，而不施加任何外部扰动。红外热成像和光学轮廓作为重要的工具，分别用于界面温度测量和咖啡环尺寸的量化。最初，一旦液滴沉积在衬底上，就沿着液-气界面存在显著的温度梯度，这触发了沿着液-气界面从液滴顶部朝向接触线引导的马兰戈尼应力诱导的再循环流。因此，流动方向与常规衬底加热情况下所见的方向相反。有趣的是，该温度梯度迅速衰减-在总蒸发时间的前10%内，并且液滴-基底系统此后与环境达到热平衡。尽管温度梯度快速衰减，但咖啡环尺寸显著减小，导致内部沉积。这种抑制的咖啡环效应是由于这样的事实，即最初的马兰戈尼应力引起的再循环流持续到蒸发的最后阶段，即使在界面温度梯度消失。这基本上是液体惯性的结果。总体而言，连同一个新的实验条件下，本调查揭示了一个独特的性质Marangoni应力诱导流在干燥液滴和其作用，影响相关的胶体沉积物，这是以前没有探索。
2020-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Insights into the mechanics of pure and bacteria-laden sessile whole blood droplet evaporation
本文通过实验与理论分析，揭示纯血及含菌血滴蒸发三阶段机制，验证沉淀物厚度模型，并发现极高细菌浓度改变裂纹模式。
2025-08-15 physics.flu-dyn
Analytical solution for inviscid flow inside an evaporating sessile drop
本文分析了蒸发液滴内的无粘流动。求解场方程E^2（Psi）=0得到流函数。得到了任意接触角和蒸发通量沿自由边界分布的精确解析解。具体的结果和计算蒸发对应的均匀通量和纯扩散气相运输到一个无限的环境。润湿和非润湿接触角被认为是在每种情况下的流动模式进行说明。讨论了小接触角和半球形液滴的极限行为。对于液滴的接触线在蒸发过程中被固定或自由移动的情况，考虑了上述所有类别。
2008-12-14 physics.flu-dyn
Evaporation of a sessile colloidal water-glycerol droplet: Marangoni ring formation
颗粒在悬浮液中的传输和聚集是许多物理化学和工业过程中的一个重要过程。在这项工作中，我们研究了蒸发的二元液滴中的粒子输运。令人惊讶的是，颗粒的积聚不仅发生在接触线（由于咖啡污渍效应）或固体基质（由于沉降）处，而且还发生在液体-空气界面附近的特定径向位置处，形成“环”，我们称之为马兰戈尼环。该环的形成主要归因于由水-甘油液滴的蒸发动力学触发的溶质Marangoni流。实验和模拟显示公平协议的体积演变和一般结构的溶质Marangoni流，即，Marangoni涡。实验表明，Marangoni环的位置与Marangoni涡有很强的相关性。然而，有限元数值模拟未能描述在实验中看到的颗粒分布。有趣的是，这些粒子不仅聚集形成马兰戈尼环，而且还聚集成靠近液-气界面的胶体晶体，产生彩虹色。在实验中形成的胶体晶体是强有力的证据，非流体动力学的相互作用，这是不代表在模拟中，也发挥了重要作用，在我们的系统。
2022-09-20 physics.flu-dyn
Soluto-thermo-hydrodynamics influenced evaporation of sessile droplets
本文从实验和理论两方面探讨了固着盐水液滴的蒸发动力学。观察结果表明，溶剂化离子的存在导致调制蒸发动力学，这是进一步的表面润湿性的函数。在亲水性表面上，增加盐浓度导致蒸发速率增加，而在超疏水性表面上，它首先随着浓度增加和减少。此外，蒸发状态恒定接触角或恒定接触半径的性质和程度取决于盐浓度。基于通过显微镜观察到的液滴内晶体成核行为，解释了超疏水表面上的蒸发减少。注意到PdR扩散驱动的蒸发模型不能预测调制的蒸发速率。此外，由于溶剂化盐引起的表面张力和静态接触角的变化也不能解释改进的蒸发行为。使用PIV观察液滴内产生的内部平流，并取决于盐浓度。平流动力学已被用来解释和量化的改进的蒸发行为，通过呼吁界面剪切修改的Stefan流的概念，蒸发液滴周围。分析导致蒸发率的准确预测。此外，另一个缩放分析已被提出，表明系统内的热和溶质Marangoni平流导致的平流行为。分析还表明，主导模式是溶质平流和理论预测的内环流速度具有良好的精度。这一发现对微流体传热和物质传输系统具有重要意义。
2019-11-25 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Morphology of Evaporating Sessile Microdroplets on Lyophilic Elliptical Patches
液滴的蒸发发生在各种各样的自然和技术过程中，例如医疗诊断，农业，食品工业，印刷和催化反应。研究了蒸发液滴在不同接触角的椭圆片表面上的不同形态。我们进行实验来观察这些形态，并使用数值计算来预测修补表面的影响。我们观察到，调整补丁的几何形状提供了对液滴形状的控制。在实验中，将不同体积的液滴放置在不同纵横比的椭圆形化学贴片上，并使用激光扫描共聚焦显微镜进行3D成像，提取液滴形状。在相应的数值模拟中，我们最小化的液滴的界面自由能，采用表面进化。数值结果与我们的实验数据定性一致，可用于微图案化结构的设计，可能建议或排除某些特定应用的形态。然而，实验结果显示钉扎和接触角滞后的影响，这是明显的数值能量最小化缺席。工作的高潮形态图的纵横比与相对体积参数空间，比较预测与测量。
2020-02-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
How does gravity influence freezing dynamics of drops on a solid surface
水滴结冰是我们日常生活中常见的现象。在自然场景和工业生产中，不同的表面倾角会给冻结液滴带来不同的变形和冻结动力学。我们探讨冻结的悬垂和固着液滴在不同的键数制度。通过考虑液滴形态、冻结前沿动力学和冻结时间，分析了重力对液滴冻结过程的影响。结果表明，重力可以通过改变初始液滴的形状来显著影响液滴的冻结过程，从而分别导致悬垂液滴和固着液滴的扁平或伸长。我们发现，液滴的初始几何形状是最重要的参数，它完全控制液滴冻结。尽管在初始液滴形状的显着差异，一些显着的相似之处已被发现为悬垂和固着液滴在小和大的邦德数。冻结液滴的最终高度与其初始高度成线性比例。冰-液-气接触线的时间演化再现幂律$t^{0.5}$，但明显快于Stefan 1-D结冰锋传播。因此，冻结液滴的时间比Stefan模型预测的要快，并且发现它通过简单的幂律依赖于初始液滴高度和基底半径。
2022-10-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of Substrate Heating and Wettability on Evaporation Dynamics and Deposition Patterns for a Sessile Water Droplet Containing Colloidal Particles
实验研究了基片温度、基片润湿性和颗粒浓度对含胶体颗粒的固着水滴蒸发的影响。时变液滴形状和温度的液-气界面的测量分别使用高速可视化和红外热成像。通过光学显微镜定性地观察蒸发液滴内颗粒的运动，并通过光学轮廓仪测量最终颗粒沉积物的轮廓。在非加热的亲水性基材上，蒸发后形成环状沉积物，如文献中广泛报道的;而在加热的亲水性基材上，在本工作中报道了具有内部沉积物的较薄的环。后者归因于Marangoni对流和记录的粒子运动以及测量的跨液-气界面的温度梯度证实了这一假设。环的变薄与衬底温度成比例，并被认为是在较大的衬底温度下更强的Marangoni对流。在未加热的疏水性基材的情况下，由于接触线的非常早的脱钉而形成内部沉积物。另一方面，在加热的疏水基底的情况下，基底加热以及较大的颗粒浓度有助于接触线的钉扎，这导致具有内部沉积物的薄环。我们提出了一个政权图预测三种类型的存款，即环，薄环与内部存款和内部存款-为不同的衬底温度，衬底润湿性和颗粒浓度。一阶模型证实了液体-气体界面温度测量和测量的环轮廓随衬底温度的变化。
2016-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Role of natural convection in the dissolution of sessile droplets
本研究探究小尺寸长链醇固着液滴在水中的溶解过程，分离扩散与对流贡献，通过实验测得对流区普适标度关系及转变瑞利数，明确了浮力驱动对流对溶解的作用规律。
2016-05-24 physics.flu-dyn
A Combined Computational and Experimental Investigation on Evaporation of a Sessile Water Droplet on a Heated Hydrophilic Substrate
我们的数值和实验研究蒸发的固着液滴加热基板上。我们开发了一个有限元（FE）模型，在二维轴对称坐标系中，以解决耦合传输的液滴和基板中的热量，并在周围环境中的液体蒸汽的质量，同时假设扩散限制，准稳态蒸发的液滴。双向耦合是使用一个迭代方案和下松弛来确保数值稳定性。针对已发表的蒸发质量通量和液-气界面温度的空间分布，对有限元模型进行了验证。我们讨论的情况下，双向耦合是显着准确的比单向耦合。在实验中，我们可视化的侧视图的蒸发微升水滴使用高速相机在不同的基板温度和记录的温度的液-气界面从顶部使用红外相机。我们研究的依赖性反转的温度分布在整个液体-气体界面上的基板厚度的润湿半径的比率，基板的热导率的液滴和接触角的比率。不同衬底温度下蒸发质量速率的测量值与计算值的比较表明，蒸发质量速率随衬底温度非线性增加，有限元模型预测的值与实验数据接近。通过对测量结果的时间平均蒸发质量速率的比较表明，在模型中应考虑界面处的蒸发冷却和扩散系数随温度的变化，以准确地捕获测量结果。
2019-03-31 physics.app-ph physics.class-ph physics.flu-dyn
