A novel Artificial Neural Network-based streamline tracing strategy applied to hypersonic waverider design
提出一种基于人工神经网络的流线追踪策略，通过训练网络预测多项式系数，快速生成高精度锥导乘波体，较传统方法快20倍且无前缘溢流。
2022-07-15 physics.flu-dyn
Heat transfer in the flow of a cold, axisymmetric jet over a hot sphere
本文研究了冷液垂直喷流在热球表面形成的薄膜流的传热特性。基于改进的Keller盒方法的高精度数值解说明了基本的物理特征。膜厚分布的解与Pohlhausen积分动量法近似得到的结果和以水为工质的实验观测结果吻合较好，从而基本证实了本文结果的正确性。
2014-03-07 physics.flu-dyn
Non-axisymmetric modes in ultrathin annular liquid films coating a cylindrical fibre
本文分析了包覆圆柱纤维的环形液膜在范德华力作用下的三维稳定性，通过时间稳定性分析揭示了润湿与非润湿条件下主导失稳模式及最优轴向波数与时间增长率。
2023-11-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A general model for spin coating on a non-axisymmetric curved substrate
基于润滑近似推导了描述薄流体膜在非轴对称弯曲基底上流动的广义渐近模型，该模型创新性地引入了科里奥利力和分离压，揭示了不同角速度下基底曲率对旋涂薄膜铺展、指进及液滴形状的影响。
2024-05-27 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
The evolution of a gas current injected into a curved axisymmetric porous channel
University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究气体注入轴对称的高斯和抛物线形多孔通道中的水饱和通道，分析不同几何形状下气体/液体界面的演变机制，揭示浮力影响的动态过程及多孔通道中气体注入与浮力的时空竞争。
2026-09-02 physics.flu-dyn
Heat transfer in the flow of a cold, axisymmetric vertical liquid jet against a hot, horizontal plate
本文研究冷垂直液体射流撞击热水平平板的薄膜流动传热，采用修正Keller box方法获得大Reynolds数高精度数值解，并用先进多项式逼近验证结果。
2023-08-03 physics.flu-dyn
Self-similar finite-time singularity formation in degenerate parabolic equations arising in thin-film flows
由于液体和基底之间不利的分子间相互作用，涂覆平面水平基底的薄液体膜可能对膜厚度的扰动不稳定，这可能导致有限时间破裂。破裂的自相似性质之前已经通过利用标准润滑近似以及用于解释分子间相互作用的Derjaguin（或分离）压力形式主义进行了研究，并且已经使用了具有指数$n=3$的分离压力的特定形式，即$Π(h)\propto -1/h^{3}$，其中$h$是膜厚度。在本研究中，我们使用数值延拓方法计算离散的解决方案，自相似破裂的一般分离压力指数$n$。我们专注于轴对称点破裂的解决方案，并表明对解决方案的分支合并$n$减少，导致一个临界值$n_c \approx 1.485$低于稳定的相似性解决方案似乎不存在。我们验证，这一观察也适用于平面对称线破裂的解决方案，其临界值原来是略大于轴对称的情况下，$n_c^{\mathrm{plane}}\approx 1.5$。计算的完整的时间依赖的问题也证明了稳定的相似性解决方案的损失和随后发病的级联振荡结构。
2016-09-13 physics.flu-dyn
Influence of wind on a viscous liquid film flowing down a thread
我们通过实验研究了风对沿螺纹流动的粘性液膜动力学的影响。众所周知，在停滞的空气中，液膜会不稳定成轴对称的珠状图案。当流动的膜暴露于侧风时，珠被推向下游，破坏对称性，导致膜流的改变。液膜中的粘性耗散随着侧风的增加而减小，导致液珠的滑动速度更快。然后，膜中的惯性增加，这可以引起状态转变，从而触发不稳定性。当薄膜变得不稳定时，它会从大小相等的液体珠的周期性图案切换到大珠与小珠碰撞的不规则薄膜图案。
2022-12-21 physics.flu-dyn
Thin film dynamics on a vertically rotating disk partially immersed in a liquid bath
本文研究了部分浸入液池中的垂直旋转圆盘的轴对称薄液膜流动问题。建立了旋转圆盘拖动薄膜的全三维自由边界问题的数学模型。由此，推导出包括弯月面区域的降维扩展润滑近似。这个问题构成了一个推广的经典拖出和拖入问题的情况下，轴对称流。由此产生的非线性四阶偏微分方程的膜轮廓数值求解使用有限元方案。对于一系列的参数稳定状态的发现和比较的渐近解。讨论了薄膜轮廓的模式，作为浸没深度和角速度的函数。
2007-06-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Vortex cluster arising from an axisymmetric inertial wave attractor
本文对轴对称几何条件下惯性波吸引子的饱和非线性动力学进行了实验研究。实验是在一个旋转的环形流体域中进行的，该流体域由两个垂直的同轴圆柱体、一个圆锥形底部和一个作为波发生器的水平可变形上盖限定：流体体积的椭圆形横截面是一个椭圆形，而水平横截面是一个环。首先，将流体设置为刚体旋转。此后，迫使引入系统通过轴对称低振幅体积守恒振荡运动的上盖。经过大约10个强迫周期的短暂瞬变后，建立了一个具有轴对称惯性波吸引子的准线性区域。吸引子是容易不稳定的：在长时间尺度（100强迫周期的顺序）的饱和完全非线性制度的发展作为一个能量级联排水能量向一个缓慢的二维歧管表示的正多边形系统的轴向取向的气旋涡是缓慢的进动周围的内缸的结果。我们发现，这个缓慢的二维流形表现出持续的缓慢的反气旋运动和强的气旋-反气旋的不对称性量化的概率密度函数的垂直涡度的时间演化。
2020-09-15 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Capillary-driven migration of droplets on conical fibers
本文通过实验和动力学建模研究了锥形纤维上液滴的毛细迁移，揭示了先加速后减速的运动规律，并改进模型以考虑干燥纤维上的高摩擦和体积损失效应。
2024-09-03 physics.flu-dyn
Curvature singularity and film-skating during drop impact
本文研究了液滴撞击光滑表面时周围气体对液滴动力学的影响。我们使用一个轴对称的3D模型，其中气体和液体都是不可压缩的;润滑制度适用于气膜动力学和液体粘度被忽略。在没有表面张力的情况下，形成了有限时间奇异性，并对其性质进行了分析，并且液体在圆上接触固体。当考虑到表面张力时，一股薄的射流从撞击区出现，在薄的气体层上方滑行。该射流下方的空气膜的厚度总是小于气体中的平均自由程，这表明液体膜最终润湿表面。最后，我们提出了一个气动不稳定机制的飞溅。
2011-06-04 physics.flu-dyn
Steady-states of thin film droplets on chemically heterogeneous substrates
我们研究有限尺寸的化学非均匀基底上的稳态薄膜，受无通量边界条件。基于分叉图的结构，我们将存在于这样的基板上的一维稳态解分为六个不同的分支，并对每个分支上的稳态进行渐近估计。我们表明，使用微扰展开，领先的顺序解决方案提供了良好的预测的稳态薄膜上的阶梯图案的基板。一维的分析可以推广到轴对称问题。我们还研究了线性稳定性和动态的润湿性对比的影响。结果也适用于描述二维液滴的亲水性方形补丁和条纹区域中使用的微流体应用。
2020-02-26 physics.flu-dyn
Slip-enhanced Rayleigh-Plateau instability of a liquid film on a fibre
液固界面处的边界条件对纤维表面液膜的动力学特性至关重要。在这里，轴对称斯托克斯方程的基础上开发的理论框架，探讨液-固滑移的瑞利-高原不稳定性的圆柱形薄膜上的纤维的影响。新的模型不仅表明，滑动增强的增长率的扰动是高估了经典的润滑模型，但也表明了一个滑动相关的主波长，而不是一个恒定的值通过润滑方法，这将导致更大的液滴上形成一个更滑的纤维。通过流体体积法直接数值模拟纳维-斯托克斯方程验证了理论结果。此外，我们的模型预测的滑移相关的主波长与Haefner提供的实验结果一致。等人[Nat.通信：第6卷（1），2015年，18页。1-6]。
2022-12-13 physics.flu-dyn
Influence of van der Waals forces on the instability of a liquid film in a tube
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；University of Twente（特温特大学）
研究通过线性稳定性分析揭示范德瓦尔斯力增强扰动增长、降低主导波长及减少临界液膜厚度的作用，同时通过数值模拟验证并扩展至非线性区域，发现其改变界面形态并抑制卫星丘形成。
2026-04-07 physics.flu-dyn
Film deposition of a self-propelled droplet on a cone with slip
本文利用含时润滑方程研究了自推进粘性液滴在不同锥半径、锥角和滑移长度的圆锥形基底上的动态润湿。液滴速度随锥角和滑移长度的增大而增大，随锥半径的增大而减小。我们发现，一个薄膜形成在后退的一部分的液滴，很像经典的Landau-Levich-Derjaguin（LLD）膜。发现膜厚度$h_f$随着滑移长度$λ$而减小。通过使用在膜区域和准静态液滴的渐近轮廓匹配的方法，我们得到相同的膜厚度从润滑方法的结果为所有的滑移长度。我们确定了两个渐近制度的标度律：$λ\ll h_f$的$h_fh''_o \sim Ca^{2/3}$和$λ\gg h_f$的$h_f h''^{3}_o\sim (Ca/λ)^2$，这里$1/h''_o$是在后退接触线的特征长度和$Ca$是毛细管数。我们比较的位置和形状的液滴预测从我们的连续理论与分子动力学模拟，这是在密切的协议。我们的研究结果表明，操纵液滴的大小，锥角和滑移长度提供了不同的方案，用于引导液滴运动和涂覆基板与膜。
2020-08-07 physics.flu-dyn
Wavy regimes of film flow down a fibre
我们考虑轴对称的行波上的重力驱动的液体流沿垂直纤维传播。我们的出发点是Ruyer-Quil \emph{et al.} [ \emph{J. Fluid Mech.} { \bf 603}，431（2008）]研究中推导的流动的两方程模型。通过渐近分析和动力系统理论的元素，获得了广泛的参数范围内的速度，幅度和形状的行波。四个不同的制度被确定为对应于四个不同的物理效应的优势：平流的流量，方位角曲率，惯性和粘性分散。行波分支的解决方案的建设揭示了复杂的过渡从一个政权到另一个。在参数空间中的不同制度的相图。
2011-10-07 physics.flu-dyn
Investigation of Flow Characteristics inside a Dual Bell Nozzle with and without Film Cooling
在这项研究中，我们进行了二维轴对称模拟，以评估流动特性和了解薄膜冷却过程中的双钟形喷嘴。在喷管壁面3个不同的轴向位置注入低温二次流，模拟了二次流注入位置对双钟形喷管气膜冷却的影响。冷却效果通过喷嘴壁面上的温度和压力分布或分离点的移动来证明。喷射点下游的马赫数和温度分布记录了主流和二次流的混合。观察到的拐点区域是最有希望的位置为二次流的注入。进一步研究了二次流马赫数的影响。本文的研究表明，可以通过二次喷射（马赫数）来控制双钟形喷管的分离点，从而获得最佳的推力。
2021-02-12 physics.flu-dyn
Self-Similar Cusp Formation in Thin Liquid Films By Runaway Thermocapillary Forces
许多物理系统的动力学行为导致尖点形状，这代表了控制方程的奇异性。尖瓣尖端通常也表现出自相似性，表明尺度对称性在尺度变化时不变。当流体伸长的驱动力足够强以克服毛细作用的流平时，尖端形成甚至可以发生在液体系统中。然而，在文献中报道的几乎所有情况下，移动界面被假定为\textit{shear-free}，并且可操作力的方向仅与前进边界垂直。在这里，我们专注于一个系统中，一个细长的液体膜暴露于大的热毛细应力，以前的系统进行类似的微透镜阵列的线性不稳定性。我们演示了如何在非线性制度，这些表面力进行自相似失控行为导致尖点形成的锥形尖端，其斜率可以规定的解析关系推导。在一个基本的水平上，这一发现拓宽了我们的理解已知类别的流能够尖点的形成。更实际的是，提出的系统几何形状提供了一个潜在的新颖的光刻方法，一步非接触式制作尖突微阵列。
2018-08-02 physics.flu-dyn
On the vortex ring formation and mixing in thin films upon droplet impact
Institute for Fluid Mechanics and Aerodynamics, TU Darmstadt（达姆施塔特工业大学流体力学与空气动力学研究所）；Department of Mechanical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院机械工程系）
研究液滴撞击薄液膜时涡环形成与混合机制，通过实验揭示涡环稳定性与液膜厚度、雷诺数的关系，并提出预测涡环循环演变的经验模型。
2025-12-28 physics.flu-dyn
Stability of Inverse Problems for Steady Supersonic Flows Past Lipschitz Perturbed Cones
本文研究 Lipschitz 扰动锥体定常超声速势流反问题，通过改进的 Glimm 型格式和自相似解构造近似解，在大马赫数和小压力变差条件下证明了含强前导锥形激波的全局熵解存在性及其渐近自相似行为。
2023-10-26 math-ph math.AP math.MP
Exploiting locality and physical invariants to design effective Deep Reinforcement Learning control of the unstable falling liquid film
不稳定性出现在一些流动配置。一个这样的表现是在多相流中的界面波的发展，如在下降液膜问题中观察到的那些。控制这种不稳定性的发展是学术界和工业界都感兴趣的问题。然而，这已被证明在大多数情况下具有挑战性，由于强非线性和高维的基本方程。在目前的工作中，我们成功地将深度强化学习（DRL）应用于一维（1D）深度积分下降液膜的控制。此外，我们第一次引入平移不变性的DRL代理的体系结构，我们利用控制问题的局部性来定义一个密集的奖励函数。这允许显著地加速学习，并且容易地控制任意大量的射流，并且克服使用朴素方法将发生的控制输出大小的维数灾难。这说明了成功的DRL控制的代理的架构的重要性，我们相信这将是一个重要的元素，在DRL的有效应用大型二维（2D）或三维（3D）系统具有平移，轴对称或其他不变量。
2019-10-17 physics.flu-dyn
Marangoni effects on a thin liquid film coating a sphere with axial or radial thermal gradients
研究了在重力、表面张力和温度梯度作用下，球体外表面液膜随时间的演化。我们推导出四阶非线性偏微分方程模型的薄膜动力学，包括Marangoni条款所产生的表面张力对温度的依赖。我们考虑两种不同的温度分布与轴向或径向的热梯度。我们分析了均匀涂层在小扰动下的稳定性，并在COMSOL中对一系列参数值进行了数值模拟。在轴向温度梯度的情况下，我们发现稳定状态与均匀的膜厚度，或与流体积累在底部或顶部附近的球，这取决于在膜中的液体的总体积，决定是否重力或马兰戈尼效应占主导地位。在径向温度梯度的情况下，稳定性分析揭示了最不稳定的非轴对称模式上的初始均匀的涂层膜。
2017-03-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Liquid films falling down a vertical fiber: modeling, simulations and experiments
我们提出了一个控制体积的方法来推导一个简化模型的重力驱动的轴对称液膜沿垂直纤维。该模型占重力，粘性，惯性和表面张力的影响，并导致在一对耦合的一维非线性偏微分方程的膜轮廓和平均向下速度的函数的时间和沿纤维的轴向距离。两个版本的模型，一个假设活塞流的速度分布和恒定的薄边界层厚度来模拟流体上的阻力，另一个近似的阻力使用充分发展的层流速度分布的局部均匀的膜。线性稳定性分析表明，这两个模型是不稳定的长波或短波数，在该范围内的特定波数具有最大的增长率。数值模拟证实了这种不稳定性，并导致非线性周期性行波解决方案，可以被认为是链的相同的液滴下降的纤维。以红花油为工作液，绷紧的鱼线为纤维，对该系统进行了物理实验。一个机器学习方案是用来找到最好的一组参数的层流模型匹配的实验结果的模拟。两者之间存在良好的一致性，参数值非常接近基于物理参数近似值的原始估计值。
2021-04-12 physics.flu-dyn
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
Elastohydrodynamics of a pre-stretched finite elastic sheet lubricated by a thin viscous film with application to microfluidic soft actuators
薄粘性膜与弹性片的相互作用导致压力和变形的耦合，这可以在包括微流体、光学和软机器人在内的广泛应用中用作表面变形的致动机制。这样的配置的实现固有地发生在有限域上，并且通常需要片材的一些预拉伸。在强预拉伸和小变形的润滑弹性片的假设下，我们使用线性化的Reynolds和Foppl-von Karman方程推导出封闭形式的解析解，描述由于外力，占弯曲和拉伸效应在有限域中的变形。我们提供了一个封闭形式的解决方案的情况下，一个正方形的驱动区域，并提出了预拉伸变形的动态效果。我们进一步提出的依赖的变形幅度和时间尺度上的空间波数，以及拉伸和弯曲占主导地位的制度之间的过渡。我们还证明了空间离散化的强制（代表实际的驱动元件）的变形上可实现的分辨率的效果。将问题扩展到轴对称域，我们研究了Reynolds和Foppl-von Karman方程的非线性所产生的影响，并提出了变形行为，因为它变得与初始膜厚度相当，并依赖于诱导张力。这些结果为实现基于弹性流体动力学的微流体软驱动器奠定了理论基础。
2018-12-06 physics.flu-dyn
Effects of Navier Slip on Film Condensation Heat Transfer over Upward Facing Horizontal Flat Surfaces with Free Edges
在微通道和工程超疏水表面的相变传热中产生的冷凝液的传输现象需要考虑滑移效应。本文研究了存在壁面滑移效应时，有限尺寸的平板和圆盘上的层流膜状凝结。通过考虑Navier滑移模型和扩展经典的Nusselt分析，在二维和轴对称坐标系中的液膜的质量，动量和能量求解膜厚度和无量纲形式的传热率。数值解产生的冷凝膜的轮廓和努塞尔数的不同值的滑移系数的局部结构。结果表明，随着滑移系数的增大，水平表面上的凝结液膜变薄，总传热量增大。特别是，回归分析的结果表明幂律依赖的努塞尔数的无量纲滑移系数的指数接近0.5。相变传热的显着增强遵循从修改的局部速度分布内的冷凝液膜，特别是在导致的额外的动量增益附近的壁面由于增加滑移效应。
2021-03-20 physics.app-ph physics.flu-dyn
Inertia and slip effects on the instability of a liquid film coated on a fibre
本研究针对纤维表面液膜的不稳定性问题，建立了基于轴对称Navier-Stokes方程的线性不稳定性分析框架，揭示了惯性与滑移对失稳模式、扰动增长的作用规律，并通过直接数值模拟验证了理论结果，还发现弱惯性下滑移使卫星液滴体积呈幂律减小。
2024-02-01 math.AP physics.flu-dyn
Dynamics of Free Surface Perturbations Along an Annular Viscous Film
众所周知，轴对称的粘性薄膜沿薄的垂直纤维的外侧向下流动，对于界面扰动变得不稳定。我们提出了一个实验研究，使用不同的密度，表面张力和粘度的流体，调查这些界面扰动的增长和动力学，并测试由以前的作者所作的假设。我们发现初始扰动增长是指数增长，随后是一个较慢的阶段，振幅和波长的大小饱和。在低和中等雷诺数进行的实验的扰动增长的测量进行比较，从线性稳定性理论的理论预测。在来自长波斯托克斯流模型（Craster & Matar，J.Fluid Mech.553，85（2006））的预测与数据之间发现了极好的一致性，而在来自中等雷诺数模型（Sisoev等人，化学工程科学61，7279（2006））和数据。此外，我们发现，一个已知的过渡在较长时间的扰动动力学从不稳定到稳定的行为在一个临界流速，Qc，是相关的过渡的速率，在该速率下自然形成沿纤维的扰动。对于Q < Qc（稳态情况），扰动形成率是常数。结果，沿着光纤形成扰动的位置几乎是固定的，并且当它们沿着光纤向下行进2 m时，连续扰动之间的间距保持恒定。对于Q > Qc（非定常情况），扰动形成的速率被调制.结果，沿着光纤的扰动形成的位置不规则地振荡，并且扰动之间的初始速度和间距变化，导致相邻扰动进一步沿着光纤合并。
2007-07-13 physics.flu-dyn
A theoretical and numerical study of gravity driven coating flow on cylinder and sphere: two-dimensional and axisymmetric capillary waves
建立了重力驱动的涂层在上圆柱体和球体上流动的理论模型和数值模型。本文用摄动法导出了水平圆柱和球体外液膜流动的控制方程，该方程依赖于一个Bond数$Bo$。由于对称性，它们可以简化为一维形式。重点研究了高$Bo$条件下二维轴对称毛细波的一般结构，并利用渐近理论分别求解了自由面轮廓的内外区域。虽然在外部区域的演化是本质上不同的，有内在的相似性，因为毛细管脊被证明是退化到一个参数的家庭在高$Bo$限制。使用适当的数值技术，一些参数的研究进行的轮廓的毛细波。从外解记录到的锋面扩展在早期定量地符合顶部区域的标度律，但在后期明显偏离。通过全局和局部特征强调了使用渐进理论构造的复合解与从发展方程计算的直接解之间的比较。对于高$Bo$情况，复合解和直接解之间的一致性良好。这种渐近行为在圆柱和球面上都很常见，并且不受部分润湿过程的影响。
2017-07-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Surfactant Spreading on a Thin Liquid Film: Reconciling Models and Experiments
表面活性剂分子在薄流体层上的铺展动力学具有重要的理论意义和实用价值。Gaver和Grotberg（1990）提出的描述单层不溶性表面活性剂铺展的数学模型已被广泛接受，几个轴对称铺展实验证实了其对自由表面高度分布和铺展指数（表面活性剂覆盖的圆形区域半径随t^{1/4}增长）的预测。然而，这些先前的实验主要利用超过（有时远远超过）单层的表面活性剂量。在本文中，我们报告说，这种制度的特点是由实验和模型的时间尺度之间的不匹配，另外发现，表面活性剂分子的空间分布与模型预测有很大不同。对于实验中进行的单层政权的模型开发，观察到的表面活性剂层的扩展指数小于1/10，远低于预测值，和表面活性剂的分布也不一致。这些研究结果表明，该模型是不足以描述薄的流体层上的不溶性表面活性剂的蔓延。
2013-06-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Axial Creeping Flow in the Gap between a Rigid Cylinder and a Concentric Elastic Tube
本文研究了刚性圆柱与同心弹性管之间的环形间隙中的瞬态轴向蠕动流动。间隙最初填充有薄流体层。这项研究的重点是粘弹性的时间尺度，固体变形的速度是相同的数量级的流体的速度。采用弹性壳模型和润滑近似，得到了控制粘弹相互作用的强迫非线性扩散方程。在前进的液体前锋到一个配置与一个可忽略的膜层（与弹性管的径向变形相比）的情况下，控制方程退化成一个强迫多孔介质方程，其中几个封闭形式的解决方案。在初始膜层不可忽略的情况下，自相似性被用来设计压力驱动的液体前沿的传播规律。当前进的外力施加在管上，偶极子结构的形成被证明占主导地位的诱导流动和变形制度的初始阶段。这些是多孔介质方程偶极解的变体。最后，由于压力传播的速率随着液膜的高度而减小，我们表明可以创建并叠加孤立的移动变形模式以生成移动的波状变形场。所提出的粘性和弹性之间的相互作用可以应用到领域，如软机器人和微尺度或更大的游泳者，通过允许轴对称柔性边界的时间依赖性控制。
2015-09-02 physics.flu-dyn
Expansion of a hole in a viscoelastic liquid sheet
Princeton University（普林斯顿大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文针对自由悬挂粘弹性液体薄膜的轴对称孔洞扩张问题，采用Oldroyd-B模型推导薄膜方程，发现粘弹性应力会提高孔洞扩张的指数增长率，其结果与实验和纯粘性理论的差异相关。
2026-08-06 physics.flu-dyn
Self-healing Dynamics of Surfactant Coatings on Thin Viscous Films
我们研究了不溶性表面活性剂在薄粘性流体表面上向内扩散以填充无表面活性剂区域的动力学。在表面活性剂自我修复的初始阶段，马兰戈尼力驱动轴对称脊向内合并成一个不断增长的中心扩张;这与脊衰减的向外扩展不同。在后来的动力学中，膨胀缓慢衰减，表面活性剂浓度达到平衡。我们目前的结果，从实验中，我们同时测量表面活性剂的浓度（使用荧光标记的脂质）和流体的高度分布（通过激光轮廓仪）。我们比较的结果模拟的数学模型，使用我们的实验参数。对于表面活性剂浓度接近但低于临界单层浓度，我们观察到的高度分布之间的协议在数值模拟和实验，但表面活性剂分布的分歧。在较低浓度的实验中，表面活性剂扩散和马兰戈尼脊的形成不再存在，并且仍然存在持久的无脂质区域。这一观察结果没有被模拟捕获，对于均匀覆盖有利的应用具有不期望的影响。最后，我们探讨的效果的一般性，并发现，类似大小的膨胀产生独立的初始流体厚度，初始清洁区域的大小，和表面活性剂类型。
2014-02-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surface-tension-driven evolution of a viscoplastic liquid coating the interior of a cylindrical tube
肺中气道闭合的一种机制是衬在气道壁上的粘液层的表面张力驱动的不稳定性。我们研究的不稳定性的轴对称层的粘塑性宾汉液体涂层内部的刚性管，这是一个简单的模型，考虑到屈服应力的粘液气道。利用长波理论导出了液层厚度的演化方程，并由此导出了更简单的薄膜演化方程。在薄膜的情况下，我们表明，两个分支的边际屈服的静态解的演化方程可以用来预测触发不稳定性和量化如何增加毛细管宾汉数（一个参数测量屈服应力相对于表面张力）所需的初始扰动的大小减少最终变形的层。使用数值解的长波演化方程，我们量化的临界层厚度所需的形成一个液体塞在管中的毛细管宾汉数增加。我们讨论了这些研究结果的意义，在阻塞性条件下，如囊性纤维化，其中粘液层往往较厚，并具有较高的屈服应力建模气道关闭。
2022-05-17 physics.flu-dyn
Gravity-driven coatings on curved substrates: a differential geometry approach
虽然在过去的几十年中，液体薄膜在基底上的排水和扩展过程受到了越来越多的关注，三维情况下的研究仅限于平面和轴对称基底上的一些研究。在这项工作中，我们利用微分几何研究排水和一般弯曲基板上的薄膜的蔓延。我们最初调查的排水和传播过程中的球形和抛物面基板采用渐近展开在附近的极点和自相似的方法，发现的厚度分布设置的基板度量和切向重力分量。高度与赤道半径之比大的球体，其特征是厚度越远离极点越大，反之亦然。环形衬底上的非对称涂层表明，与环形的外部区域相比，在环形的内部区域上获得更大的厚度和更快的扩展。选择具有三个不同轴向的椭圆体作为三维排水和散布的试验场。在排水解决方案中的调制被观察到，具有沿两个轴的厚度的不同变化。通过施加质量守恒，得到了平均扩展阵面的解析解。分析结果与数值计算结果吻合较好。得到的排水解决方案也显示出良好的协议与实验测量获得的固化聚合物在不同的基板上的涂层。
2022-07-09 physics.flu-dyn
Liquid flow-focused by a gas: jetting, dripping and recirculation
在同向流动的气鞘刺激下，可以产生液体锥射流模式。大多数应用处理射流破碎，导致两种液滴生成机制中的任一种：喷射和滴落。采用直接轴对称VOF数值模拟方法，研究了锥射流流型随液体流量的变化规律。正如在其他集中的流量，如电喷雾锥稳定的线程发射后观察到的，流量显示一个强大的再循环模式内的圆锥形弯月面，它被证明发挥作用的系统的稳定性，是一个前兆开始滴。在接近稳定喷射的最小液体流速时，再循环单元渗透到进料管中。通过一个简单的理论模型，可以准确地估计射流直径和细胞大小。此外，从喷射到滴的过渡进行了详细的数值分析，在一些说明性的情况下，并进行了比较，以良好的协议，与一组实验。
2008-05-14 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Long-distance Liquid Transport Along Fibers Arising From Plateau-Rayleigh Instability
本研究揭示带状纤维的非轴对称曲率引发Plateau-Rayleigh不稳定性产生自发前驱膜流动，实现厘米尺度长距离液体输运，并展示10 cm²平面输运网络，为先进纤维液体输运系统提供新途径。
2024-09-17 physics.app-ph physics.flu-dyn
Universal wrinkling dynamics of a sheet on viscous liquid
Université de Mons（蒙斯大学）；University of Oxford（牛津大学）；École Normale Supérieure de Lyon（里昂高等师范学院）；ESPCI Paris（巴黎高等物理化工学院）；Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）
研究薄弹性板在粘性液体上受压时的褶皱动态，揭示变形速度对波长选择和粗化的影响，并建立理论模型解释动态情况下的波长选择机制。
2026-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
