Symmetry breaking and chaos in evaporation driven Marangoni flows over bubbles
理解构成气泡的液膜的动力学具有实际和根本的重要性。实际上，这种理解对于调整气泡稳定性至关重要，而从根本上讲，薄膜是研究二维流动的绝佳平台。在这里，我们研究的时空膜厚度动力学的气泡蒸发驱动Marangoni流。首先，我们展示了如何气泡的稳定性可以大大调整蒸发驱动流的帮助下。随后，我们揭示了厚度分布的空间对称性与挥发性物质浓度的非单调演变，与配置文件是轴对称的浓度在两个极端。在$50\%$浓度下，空间对称性被破坏，空间各处的厚度波动都是混沌的，波动统计变得空间不变和遍历。对于这些情况下，厚度波动的功率谱遵循柯尔莫哥洛夫$-5/3$缩放-第一次这样的演示强迫蒸发。这些结果以及报告的设置提供了一个很好的框架，以进一步研究二维混沌流。
2020-04-21 physics.flu-dyn
Vapour Cloud Dynamics Induced by Evaporation
在这个流体动力学视频中，蒸发自由液体表面附近产生的蒸汽云通过马赫-曾德尔干涉法（MZI）可视化。更准确地说，蒸发HFE-7100（从3 M）和环境条件下，蒸汽浓度场和其动态行为观察在三个简单的实验。通过这些实验，证明了蒸气云的高密度（与空气相比）在气体混合物中引起对流运动，导致浓度场偏离纯扩散行为。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Water evaporation from solute-containing aerosol droplets: effects of internal concentration and diffusivity profiles and onset of crust formation
唾液主要由水组成，但还包括各种有机和无机物质，如盐、蛋白质、肽、粘蛋白、病毒粒子等。这些溶质的存在影响在空气中沉降的呼吸道飞沫的蒸发时间，从而影响感染的空气传播。从液滴内和周围的蒸汽相耦合的热传导和水扩散方程的解决方案，我们发现，溶质引起的水蒸汽压降低大大减缓了蒸发过程中，并占主导地位的溶质浓度依赖的液滴蒸发时间。蒸发诱导的溶质浓度梯度附近的液滴表面，这是占使用两个阶段的蒸发模型，被发现进一步加剧减慢干燥过程。另一方面，发现溶质的存在减少了液滴的蒸发冷却，这导致蒸发时间略微减少。总的来说，前两种效应占主导地位，这意味着液滴蒸发时间在溶质存在下增加。液滴内部的水扩散系数的溶质浓度依赖性不显着改变蒸发时间。最后，结壳形成的液滴表面上被发现，以增加液滴的最终平衡尺寸。
2021-04-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Evaporation of acoustically levitated bicomponent droplets: mass and heat transfer characteristics
本文通过实验与数值模拟研究了声悬浮场中不同初始浓度比的乙醇-水双组分液滴蒸发特性，揭示了其质量与传热规律及内部浓度和温度分布。
2024-02-25 physics.flu-dyn
Evaporation of dilute sodium dodecyl sulfate droplets on a hydrophobic substrate
载有表面活性剂的固着液滴的蒸发在自然界和工业应用如喷墨印刷中无所不在。当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度（CMC）时，可溶性表面活性剂开始在水溶液中形成胶束。在这里，十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液固着液滴在疏水表面上的蒸发进行了实验研究，SDS浓度范围从0.025到1 CMC。与静止水滴的恒定接触角相反，我们观察到，在同一表面上，浓度低于0.5 CMC的SDS负载液滴的接触角首先减小，然后增大，最后减小，导致局部接触角最小。令人惊讶的是，发现最小接触角显著低于静态后退接触角，并且其随着初始SDS浓度的降低而降低。此外，发现在局部接触角最小值处的本体SDS浓度随着初始SDS浓度的降低而降低。观察到的接触角最小值相对于归一化蒸发时间的位置及其最小值被证明与相对湿度和液滴体积以及因此与总蒸发时间无关。我们讨论了所观察到的接触角动力学在基板上的SDS分子在浓度低于0.5 CMC的无序层的形成。本工作强调了固着液体表面活性剂液滴蒸发的复杂性和蒸发过程中的表面活性剂-基板相互作用的影响。
2019-08-26 cond-mat.soft physics.atm-clus physics.flu-dyn
Evaporating droplets on inclined plant leaves and synthetic surfaces: experiments and mathematical models
假设：由于叶片表面复杂的物理化学性质，表面活性剂液滴在叶片上的蒸发是复杂的。然而，对于某些叶片表面的蒸发过程似乎遵循标准的恒定接触半径或恒定接触角模式，它应该有可能模仿液滴蒸发与精心选择的合成表面和一个相对简单的数学模型。实验：表面活性剂液滴蒸发实验在两种商业作物品种小麦和辣椒上进行，以及两个合成表面，直到$90\,^{\circ}$倾斜。在整个蒸发实验中，测量了液滴的接触角、高度、体积和接触半径的时间依赖性。建立了数学模型来模拟实验。调查结果：除了一个明显的例外，对于表面、表面活性剂浓度和角度的所有组合，实验似乎遵循标准蒸发模式，并且通过数学模型（修改的Popov和Young-Laplace-Popov）很好地描述。例外的是小麦具有高的表面活性剂浓度，液滴蒸发出现非标准的，偏离扩散限制模型，也许是由于额外的机制，如吸附的表面活性剂，气孔密度或细长的形状在小麦表面的凹槽的方向。
2021-01-27 physics.flu-dyn
Selective evaporation at the nozzle exit in piezoacoustic inkjet printing
在喷墨打印的实际应用中，打印头中的喷嘴具有间歇性的空闲时段，在该空闲时段期间，墨可以从喷嘴出口蒸发。油墨通常是多组分的，其中每种组分具有其自身的特征蒸发速率，从而导致油墨内的浓度梯度。这些梯度可以直接和间接地（通过马兰戈尼流）改变喷射过程，从而改变其再现性和所得的印刷质量。在目前的工作中，我们研究了选择性蒸发从喷墨喷嘴的水-甘油混合物。通过实验，分析建模和数值模拟，我们调查的混合物组成随干燥时间的变化。通过监测打印头内的声学，并且随后将系统建模为质量-弹簧-阻尼器系统，可以获得作为干燥时间的函数的混合物的组成。从分析模型的结果进行了验证，使用控制打印头的流动和压力场的全流体力学方程的数值模拟。此外，数值模拟表明，我们在实验中观察到的与时间无关的浓度梯度是由于通过打印头的水通量的稳定状态。最后，我们测量了在喷嘴内的混合物浓度达到初始（预干燥）值之前该系统中所需的液滴形成事件的数量，并且发现所需的液滴形成数量的趋势强于指数趋势。这些结果揭示了与打印头喷嘴处的油墨干燥相关的复杂的物理化学流体动力学，并有助于提高喷墨打印的稳定性和再现性。
2023-02-27 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
Marangoni Convection in Binary Mixtures
二元混合物中的Marangoni不稳定性不同于纯液体中的不稳定性。与纯液体中Marangoni对流的大量实验工作相反，据我们所知，在二元混合物中的此类实验在文献中不可用。使用氯化钠/水的二元混合物，我们已经系统地研究了斑图形成为一组基板温度和溶质浓度在一个开放的系统。流动模式随时间演变，由蒸发和Soret效应引起的表面张力波动驱动，而空气-液体界面不变形。使用阴影法及时跟踪斑图形成。图案主要由多边形和卷组成。在演化过程中，平均斑图尺寸先略有减小，然后逐渐增大。蒸发主要在早期阶段影响斑图形成，并且局部蒸发速率在膜表面趋于空间均匀。Soret效应在后期变得重要，并且影响Soret数显著高于零的大平均溶质浓度的混合物。对流的强度随着初始溶质浓度和衬底温度的增加而增加。我们的研究结果与忽略蒸发的理论预测不同。
2006-11-30 physics.flu-dyn
Impact of saturation on evaporation-driven density instabilities in porous media: mathematical and numerical analysis
本研究通过线性稳定性分析和数值模拟，探讨了水饱和度对多孔介质蒸发驱动密度不稳定性的影响，并给出了预测不稳定性发生及其对盐浓度影响的判据。
2025-01-22 math.AP physics.flu-dyn
Evolution of mass, surface layer composition and light scattering of evaporating, single microdroplets of SDS/DEG suspension. Shrinking droplet surface as the micelles generator
本文研究了十二烷基硫酸钠（SDS）/二甘醇（DEG）混合液蒸发过程中单个微滴质量的变化规律。首先，我们识别并去卷积残留水蒸发的影响[Kolwas et al.软物质2019;15：1825]，这加速了复合液滴蒸发，蒸发液滴表面变化率的简单指数衰减。这使得我们能够研究SDS浓度对复合液滴蒸发的影响。接下来，我们建立了一个简单的平均SDS浓度和液滴蒸发速率之间的关系，使液滴表面的SDS浓度的演变的研究。表面SDS浓度的振荡性质表明与在表面的囊泡（胶束）的周期性产生相关的表面单层的周期性变化。我们开发的模型，允许确定SDS临界胶束浓度（CMC）在DEG为60+/-2 mM。
2021-05-20 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Solution approaches for evaporation-driven density instabilities in a slab of saturated porous media
本文研究了由蒸发诱导流通过饱和多孔板形成的盐水边界层的重力不稳定性。盐水的蒸发最终会导致盐湖的形成。由于自然对流可以阻止盐的积累，因此在盐的出现与蒸发率、平板高度或孔隙率等物理参数值之间建立关系至关重要。确定重力不稳定性何时出现的一个步骤是计算基态盐度，它是由于蒸发引起的均匀向上流动而演变的。由此产生的盐浓度分布在表面附近表现出急剧增加的盐浓度，这可能导致重力不稳定的设置。在这项工作中，这个基态的Sturm-Liouville理论的框架内解析推导。然后，线性稳定性的方法与准稳态方法相结合，调查的不稳定性的发生。这些不稳定性可以随着时间的推移而发展和增长，这取决于瑞利数和多孔介质的无量纲高度。为了计算临界瑞利数，这可以确定一个特定的系统的稳定性，线性扰动方程的特征值必须计算。在这里，提出了一种新的基本矩阵方法来解决这个特征值问题，并显示出符合既定的切比雪夫-伽辽金方法在其共享的适用范围。最后，通过有限体积法的全方程组的二维直接数值模拟，验证了由线性理论预测的对流不稳定性的发病时间。此外，完全非线性对流模式进行了分析。
2022-07-15 physics.flu-dyn
Non-invasive imaging of solute redistribution below evaporating surfaces using 23Na-MRI
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
利用23Na-MRI研究蒸发表面下溶质再分布，揭示高渗透性和低渗透性多孔介质中溶质积累与再分布的差异。
2026-01-23 physics.flu-dyn
Evaporation of binary liquids from a capillary tube
本研究通过实验、数值模拟和解析模型，揭示了毛细管中水-甘油二元液柱蒸发的三种标度状态，并建立了统一的理论框架，为多组分液体选择性蒸发提供了物理见解。
2023-11-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-wrapping of an ouzo drop induced by evaporation on a superamphiphobic surface
多组分液滴的蒸发对于各种技术至关重要，并且由于其在自然界中的普遍存在而具有许多潜在应用。超双疏表面，即超疏水和超疏油的表面，不仅可以为水滴而且可以为油滴提供低润湿性。在本文中，我们的实验，数值和理论研究的蒸发过程中毫米级的无柄乌佐滴（透明的混合物的水，乙醇，和反式茴香脑）与低润湿性的超双疏表面。蒸发触发的茴香酒效应，即低于特定乙醇浓度的油微滴的自发乳化，由于水和乙醇之间的蒸发通量分布和挥发性差异，优先发生在液滴的顶点。数值模拟也再现了这一观察结果。茴香酒滴的体积减小的特征在于两个不同的斜率。最初的陡峭斜率主要是由乙醇的蒸发引起的，其次是水的蒸发较慢。在后期，由于马兰戈尼力，油包裹在液滴周围，形成油壳。我们提出了一个近似的扩散模型的干燥特性，预测的蒸发液滴与实验和数值模拟结果一致。这项工作提供了一个先进的理解茴香酒（多组分）滴的蒸发过程。
2017-06-05 physics.flu-dyn
Imaging and simulation-based analysis of evaporation flows over wetting edges
本研究通过干涉成像与数值模拟，定量分析了乙醇-乙二醇液膜在润湿边缘的蒸发流动，区分扩散与对流贡献，并识别朗缪尔蒸发阻力。
2023-11-17 physics.flu-dyn
Evaporation Induced Rayleigh-Taylor Instabilities in Polymer Solutions
了解干燥聚合物溶液中有害对流不稳定性的机理在许多应用中至关重要，例如薄膜涂料的生产。众所周知，聚合物溶液中的溶剂蒸发可导致Rayleigh-Bénard或Marangoni型不稳定性。在这里，我们揭示了另一种机制，即蒸发可以导致界面显示瑞利-泰勒不稳定性，由于在空气-液体界面的致密层的建立。我们实验研究的起始时间（$t_p$）的不稳定性作为聚合物水溶液的宏观性质的函数，我们通过改变聚合物浓度（$c_0$），分子量和聚合物类型来调整。在稀溶液中，$t_p$表现出两个限制行为取决于聚合物的扩散系数。对于高扩散性聚合物（低分子量），羽状时间按$c_0^{-2/3}$缩放。这一结果与以前的研究在互溶系统中扩散稳定系统的引力不稳定性。另一方面，在低扩散率聚合物中，羽状时间按$c_0^{-1}$缩放。有效界面张力的稳定作用，类似于那些在不混溶系统，解释了这种强烈的浓度依赖性。在临界浓度$\hat{c}$以上，粘度延迟不稳定性的增长，允许扩散作为主要稳定机制的时间。这将导致$t_p$缩放为$(ν/c_0)^{2/3}$。
2020-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Airborne liquid marble: Evaporation dynamics of liquid marble in acoustic levitation
Graduate School of Engineering, Kogakuin University（工学士院）；Department of Mechanical Engineering, Kogakuin University（工学院）
本研究通过背光和BOS方法实验探究声悬浮液珠的蒸发动力学，发现中等湿度下蒸发类似纯水，高/低湿度下受颗粒层影响显著，且液珠随时间扁平化，为无污染微流控设计提供新见解。
2026-10-07 physics.flu-dyn
Deterioration of water evaporation by impurity accumulation at the liquid-vapor interface during nucleate boiling
针对水蒸发界面阻力的accommodation系数数据分散问题，本研究通过测量核态沸腾中微层厚度和加热器温度，发现界面杂质积累导致热阻线性增加，解释了系数分散性。
2025-08-25 physics.flu-dyn
Evaporative thermo-fluidics and deposition patterns in surface-active droplets
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Birla Institute of Technology and Science Pilani（比拉理工学院皮拉尼分校）
研究表面活性剂负载液滴蒸发过程中热质传输和沉积模式，通过实验和理论分析揭示表面活性剂浓度与润湿性对蒸发速率及对流的影响。
2026-04-15 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Two-phase pore-network model for evaporation-driven salt precipitation -- representation and analysis of pore-scale processes
本文提出一种动态两相非等温孔隙网络模型，用于模拟蒸发驱动的盐沉淀，并分析孔隙尺度过程对流动和盐传输的影响。
2025-03-28 physics.flu-dyn
Investigation of Multi-Stage Evaporation and Wave Multiplicity of Two-Phase Rotating Detonation Waves Fueled by Ethanol
本文通过欧拉-拉格朗日数值模拟研究了液态乙醇旋转爆轰发动机中液滴多阶段蒸发对爆轰波特性的影响，揭示了液滴尺寸和入口温度变化导致的不同波数工作模式及爆轰波熄灭与再生机制。
2023-09-20 physics.flu-dyn
Evaporation-triggered microdroplet nucleation and the four life phases of an evaporating Ouzo drop
蒸发液滴在自然界和技术中无处不在，例如在喷墨打印、涂覆、材料沉积、医疗诊断、农业、食品工业、化妆品或液体溢出中。虽然在过去的二十年里，人们已经深入研究了纯液体、具有分散颗粒的液体或甚至液体混合物的蒸发，但是还没有探索具有不同挥发性和互溶度的液体的三元混合物的蒸发。在这里，我们表明，这种三元混合物的蒸发可以触发一个相变和混合物的组成部分之一的微滴的成核。作为模型系统，我们选择了一个固着的乌佐液滴（从日常生活中已知-水，乙醇和茴香油的透明混合物），并揭示和理论上解释其四个生命阶段：在第一阶段，球形帽状液滴保持透明，而更易挥发的乙醇蒸发，由于那里的奇异性，优先在滴的边缘。这导致局部乙醇浓度降低，并相应地导致油滴在那里成核。这是第二阶段的开始，在第二阶段中，油微滴在整个液滴中迅速成核，导致其乳白色，这是所谓的“Ouzo效应”的典型代表。一旦所有乙醇蒸发，现在具有特征性非球形帽形状的液滴再次变得清晰，水滴位于油环上（阶段III），完成相转化。最后，在第四阶段，所有的水都蒸发了，留下一个微小的球形油滴。
2017-06-05 physics.flu-dyn
Wetting simulation of the porous structure of a heat pipe using an eXtended Discontinuous Galerkin Method and a Parameterized Level-Set
针对毛细管两相流模拟中三相接触线奇点的挑战，提出基于扩展间断伽辽金法（XDG）和参数化水平集的新方法，通过全局解析表示界面提升稳定性与计算效率，经椭圆函数等解析表达式验证，在有/无蒸发的毛细管上升模拟中有效。
2025-02-13 physics.flu-dyn
Evaporation-driven density instabilities in saturated porous media
土壤盐碱化是土壤退化的一个主要原因，妨碍植物生长。对于含盐水饱和的土壤，水的蒸发导致盐在土壤顶部附近积累。剩余的液体由于盐的积累而变得越来越大的密度，从而产生重力不稳定的情况，其中可以形成手指形式的不稳定性。因此，这些指状物可以导致盐的净向下输送。我们在这里调查的外观，这些手指通过线性稳定性分析，并通过数值模拟。线性稳定性分析给出了大范围参数的不稳定性发生的判据。使用一组参数的模拟也提供了有关发病后手指发育的信息。有了这些知识，我们可以预测是否以及何时发生不稳定性，以及它们对盐浓度发展的影响。
2021-08-28 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Competing advection decelerates droplet evaporation on heated surfaces
在这篇文章中，我们报告的非典型和异常的蒸发动力学的盐水固着液滴表面与高温。在之前的研究中，我们表明，当衬底不加热时，与水滴相比，盐水固着液滴蒸发得更快。在本研究中，我们发现，在加热表面的情况下，盐水液滴蒸发速度比水对应物慢，从而构成一个反直觉的现象。蒸发速率的降低直接取决于盐浓度和表面润湿性。液滴周围的自然对流和表面张力的热调制被发现是不足以解释的机制。使用粒子图像测速PIV的流动可视化显示，在盐水液滴内的变形平流是被捕蒸发背后的一个可能的原因。红外热成像是用来映射液滴的热状态。提出了一种基于热溶质Marangoni的结垢分析方法。据观察，马兰戈尼和内部平流承担的热梯度和溶质梯度是竞争性的，从而导致整体衰减的内部循环速度，从而降低了蒸发率。理论计算得到的平流速度与实验结果一致。这项研究揭示了一种新颖而异常的物种在盐液滴中的传输行为。
2020-01-13 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
Evaporating Drops of Alkane Mixtures
烷烃混合物是模型系统，其中表面张力梯度在润湿液滴的铺展和蒸发期间的影响可以容易地研究。表面张力梯度主要由浓度梯度引起，质量扩散是稳定过程。根据混合物的相对浓度，获得丰富的行为模式。
2005-12-04 physics.class-ph physics.flu-dyn
Particle deposition after droplet evaporation on super-hydrophobic micro-textured surfaces
我们研究了当一滴胶体颗粒在由微柱制成的超疏水表面上干燥时获得的最终沉积物的大小和形状。正如预期的那样，大多数颗粒位于圆形区域内，其半径大致对应于结构内液体刺穿的拉普拉斯压力阈值（Cassie-Wenzel转变），由于接触线钉扎引起咖啡污渍沉积。尽管宏观上液体/固体摩擦很低，但在主环外部区域的柱顶部观察到微小沉积物，这一点不太令人期待。实验进行了不同的颗粒浓度和初始体积的下降，以确定这些参数对沉积物的尺寸分布的影响。根据最近的非挥发性液体滑动滴的实验，提出了微小沉积物的微观见解。
2012-05-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling and Simulation of the Evaporation and Drying of a Two Component Slurry Droplet
Worcester Polytechnic Institute（伍斯特理工学院）
本文提出了一种双组分悬浮液液滴蒸发干燥的数学模型，通过非均匀温度模型和移动网格方法，分析了干燥条件对最终粒子形态的影响，并开发了判断最终粒子状态的区域图。
2024-02-21 physics.flu-dyn
Salinity-Dependent Interfacial Phenomena Towards Hydrovoltaic Device Optimization
本研究结合硅纳米柱阵列与多物理场模型，揭示表面电荷、离子吸附、电荷反转及几何不对称性对蒸发驱动水伏器件盐度响应的调控机制，并提供优化设计工具。
2023-09-26 physics.app-ph physics.flu-dyn
A phase-field model for the evaporation of thin film mixtures
溶液处理的太阳能电池的性能很大程度上取决于薄膜干燥过程中形成的光伏层的几何结构和粗糙度。在干燥过程中，结晶和液-液分层的相互作用导致纳米和微米尺度上的结构形成，并最终形成粗糙的膜。为了更好地理解如何通过工艺工程来改善薄膜结构，我们的目标是通过相场模拟从理论上研究这些系统。我们介绍了一个蒸发模型的基础上的Cahn-Hilliard方程耦合到Allen-Cahn方程的液-汽相变的流体浓度的演变。我们证明了它的能力，以匹配实验测量的干燥动力学和研究我们的模型的参数的影响。此外，溶剂共混物的蒸发和溶剂蒸气退火进行了研究。干膜粗糙度自然出现从我们的方程组，如所示，通过初步模拟的旋节分解和薄膜干燥的结构化基板。
2020-03-03 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Viral air load due to sedimenting and evaporating droplets produced by speaking
蒸发对液滴沉降时间的影响对于估计含病毒的空气飞沫的感染风险至关重要。对于100 nm < R < 60 μm范围内的液滴半径，蒸发可以用滞流近似描述，并且是扩散限制的。分析方程的液滴蒸发速率，随时间变化的液滴尺寸和沉降时间，包括蒸发冷却的显着效果。蒸发使大液滴沉淀的时间更长，从而显着增加了病毒的空气载量。根据最近对痰液中SARS-CoV-2浓度和说话时飞沫产生率的估计，一个感染者在不戴口罩的情况下不断说话，产生的总空气负荷超过10^4个病毒粒子。在一个中等大小的封闭房间里，这导致病毒吸入频率至少为每分钟2.5次。低相对湿度，如冬季在建筑物内和飞机上遇到的，会加速蒸发，从而使最初较大的水滴悬浮在空气中。
2020-05-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Malleable patterns from the evaporation of colloidal liquid bridge: coffee ring to the scallop shell
本文重点介绍了一种从液桥配置中的干燥液滴生成对比图案的方法，该方法与众所周知的咖啡环不同。限制距离（固体表面之间的间隙）的减少导致系统化的纳米颗粒团聚产生类似于扇贝壳上发现的那些的发言人样图案，而不是圆周边缘沉积。改变的限制长度调制的曲率，需要在整个液体-蒸汽界面的蒸发通量的变化。因此，不同的液体桥（LB）内的流量变化显着不同的限制长度。小的约束长度导致的粘滑运动的挤压液桥。相反，拉伸的LB表现出钉扎接触线。我们破译一个命题，干燥液体薄膜存在于去湿过程中的三相接触线附近是负责对齐的颗粒沉积。限制距离决定了该薄膜的高度，并且其理论估计针对使用反射干涉测量法的实验观察进行了验证，进一步表现出良好的一致性（在数量级上）。调节颗粒尺寸不会显著影响沉淀物图案;然而，颗粒浓度可以显著影响沉积图案。沉积模式的差异是由于复杂的相互作用的蒸发通量的梯度引起的运动的接触线结合在去湿过程中的薄液膜的干燥。
2022-01-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coffee-stain growth dynamics on dry and wet surfaces
含有颗粒的液滴的干燥通常导致颗粒在接触线处积聚。在这项工作中，我们研究了干燥的水凝胶包围的胶体液滴，也蒸发。我们结合理论和实验研究，以了解周围的蒸汽浓度如何影响颗粒沉积在恒定半径蒸发模式。除了常见的情况下，否则干燥的表面上的蒸发，我们表明，在配置中，液体从一个平坦的表面周围的下降蒸发，在接触线处的蒸发通量的奇异性被抑制和下降蒸发是均匀的。对于这两个条件，我们推导出的速度场，我们建立的时间演化的颗粒数量积累在接触线。我们预测的增长动力学的污点和干燥的时间尺度。因此，干燥和潮湿的条件下进行比较与实验结果，我们强调，只有动态修改的蒸发条件，而不是最终积累在接触线。
2016-11-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Simulation of the thermocapillary assembly of a colloidal cluster during the evaporation of a liquid film in an unevenly heated cell
Astrakhan Tatishchev State University（阿斯特拉罕塔季谢夫国立大学）
研究了非均匀加热腔中液膜蒸发过程中热毛细流对胶体团簇形成的影响，通过数学模型分析重力与阻力的比值决定粒子运动，发现小浓度下粒子进入团簇的比例随热流密度增加而降低。
2025-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation-driven convective flows in suspensions of non-motile bacteria
我们报告了一种新的形式的对流悬浮液中的生物发光海洋细菌$Photobacterium~phosphoreum$。将这些细菌的悬浮液放在一个对空气开放的房间里，会产生持久的发光羽流，在黑暗中观察时最容易看到。这些流动与趋氧性游动细菌的经典生物对流模式惊人地相似，趋氧性游动细菌通过向上游动到空气-水界面而产生不稳定的分层，但它们是一个谜，因为所使用的$P.~phosphoreum$菌株不表达鞭毛，因此不能游动。微球悬浮液的系统实验表明，这些流动模式不是由细菌驱动的，而是由培养基蒸发导致的空气-水界面处的盐积累驱动的;即使在室温和湿度以及生理相关的盐浓度下，水蒸发的速率也足以驱动对流模式。建立了一个数学模型来理解羽流的形成机理，并进行了线性稳定性分析和数值模拟来支持结论。虽然蒸发驱动的对流尚未在生物系统的背景下进行广泛讨论，但这些结果表明，这种现象可能与其他系统有关，特别是那些使用运动有限的微生物的系统。
2017-04-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn q-bio.CB
Pattern formation during the evaporation of a colloidal nanoliter drop: a numerical and experimental study
在固体表面上精确图案化颗粒的有效方法是分配和蒸发胶体液滴，如用于生物测定。干燥的沉积物通常表现出复杂的结构，例如咖啡环图案，其中大多数颗粒聚集在沉积物的周边。在这项工作中，沉积物的形成过程中的干燥纳升胶体液滴在平坦的基板上的数值和实验研究。有限元数值模型的开发，解决了纳维尔-斯托克斯，热和质量输运方程的拉格朗日框架。数值求解了大气中水汽的扩散，为液滴-空气界面处的蒸发通量提供了精确的边界条件。拉普拉斯应力和热Marangoni应力占。通过求解连续对流扩散方程来跟踪颗粒浓度。润湿线的运动和相互作用的自由表面的下降与不断增长的沉积物的润湿角的标准的基础上建模。蒸发时间和流场的数值计算结果与已发表的实验和理论结果非常吻合。我们还对载有聚苯乙烯微球的水滴和异丙醇滴分别在玻璃和聚二甲基硅氧烷基底上蒸发进行了瞬时可视化实验。测量的蒸发时间，沉积物的形状和尺寸，以及流场与数值计算结果非常吻合。不同的流动模式所造成的竞争马兰戈尼回路和径向流被示出，以确定存款的形状是一个环状图案或均匀的凸块。
2010-10-13 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Precipitation-dissolution cycling drives intermittent salt creeping
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Wageningen University and Research（瓦赫宁根大学与研究）；University of Twente（特温特大学）；Canon Production Printing BV（佳能生产印刷有限公司）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
研究盐蠕变动力学为何有时平滑有时间歇性的问题，通过研究毛细管中盐溶液受限蒸发，结合实验与理论模型，发现吸湿滞后能使稳定蒸发变为间歇性蠕变，将盐蠕变重塑为弛豫振荡器，指出滞后相变是蒸发多组分流体间歇性的通用途径。
2026-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Confocal Raman microscopy inside sessile multicomponent droplets
本研究针对蒸发多组分液滴内部浓度梯度的高分辨率无标记测量需求，通过建模液滴折射引起的焦点偏移，提出改进的水平激光拉曼测量配置，实现了大接触角液滴三相接触线区域的分析，为液滴动力学研究和相关技术应用提供基础。
2025-06-30 physics.chem-ph physics.flu-dyn physics.optics
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
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
Marangoni flow driven hysteresis and azimuthal symmetry breaking in evaporating binary droplets
University of Twente（特温特大学）；Max-Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
研究发现负Marangoni数液滴中Marangoni流的滞后现象和轴对称破缺，揭示了蒸发过程中流体不稳定性与接触角的关系。
2025-04-20 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
Confined drying of a binary liquid mixture droplet: A quantitative interferometric study under humidity control
CNRS, Université de Pau et des Pays de l’Adour（法国国家科学研究中心，波城及阿杜尔地区大学）；CNRS, Syensqo, Université de Bordeaux（法国国家科学研究中心，Syensqo公司，波尔多大学）
本研究通过干涉仪和湿度控制实验，揭示了二元液体混合物在受限条件下的干燥动力学和传输机制，提取了浓度依赖的扩散系数和水的化学活性。
2026-03-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drop spreading and gelation of thermoresponsive polymers
液滴的扩散和固化是与增材制造相关的基本过程。在这里，我们调查的热传递对温度响应的解决方案（普朗尼克F127），经历了溶胶-凝胶转变以上的临界温度$T_m$的蔓延的效果。通过控制Pluronic F127的浓度，我们系统地改变了$T_m$，同时还施加了固体和液体的宽范围的温度。随后，我们监测的蔓延动态在几个数量级的时间，并确定何时凝固停止蔓延。据发现，主要参数是衬底温度和$T_m$之间的差异，指向一个本地的机制，逮捕附近的接触线。出乎意料的是，还发现铺展在低于胶凝温度时停止，我们将其归因于由于接触线附近的蒸发而导致的聚合物浓度的局部增强。
2018-01-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Computational Assessment of Biomass Dust Explosions in the 20L Sphere
生物质粉尘爆炸烈度参数的确定对生物质加工企业的安全管理和粉尘爆炸风险评价具有重要意义。这些通常根据国际标准器在20 L球体中进行实验测试后确定。最近，CFD模拟已成为预测爆炸行为的可靠替代方案，具有良好的准确性和减少的劳动力和资本。在这项工作中，生物质粉尘爆炸的数值模拟进行了开源CFD代码OpenFOAM。在欧拉-拉格朗日框架中处理多相（气-固）流，使用双向耦合制度，并考虑生物质转化（水分蒸发，脱挥发分和炭氧化），挥发性气体的燃烧，对流和辐射传热的反应。两个生物质样品的压力-时间和浓度依赖的实验测量的模型进行了验证。结果表明，冷流的特性（<$.e.湍流水平、实际粉尘浓度、粉尘云的空间分布和湍流电泳效应）控制着爆炸过程的进程，并在很大程度上取决于颗粒大小、粉尘浓度和点火延迟时间效应。这些发现可能是相关的设计更好的粉尘爆炸试验装置和重新审查的指导方针的操作的实验。最后，对爆炸压力、生物质转化程度、火焰温度、火焰传播模式和粉尘团聚效应进行了深入的讨论。
2022-07-26 cs.CE physics.chem-ph physics.flu-dyn
