Falling Jets of Particles in Viscous Fluids
这个流体动力学视频演示了低雷诺数下粘性流体中重力驱动颗粒射流的实验和模拟。一个最初的直射流显示开发静脉曲张调制其直径，因为它的作用下的重力沉积。虽然这种不稳定性是定性的不混溶流体的经典瑞利-高原不稳定性的回忆，其机制尚未被理解为既不惯性也不表面张力发挥作用的情况下，在稀悬浮液在Re=0。
2008-10-11 physics.flu-dyn
Impinging Jets and Droplet Dynamics
在这段流体动力学视频中，展示了高保真度数值模拟的结果，这些结果已经被用来研究由两个撞击射流形成的液膜的流动和液滴动力学。采用基于八叉树网格的自适应网格加密（AMR）的三维VOF方法[1]模拟了与冲击射流、二次破碎和液滴二元碰撞相关的各种流型。除了AMR之外，还开发和实施了基于厚度的细化算法，以有效地解决各种尺度的表面张力驱动的界面流。
2011-10-14 physics.flu-dyn
Impact of Droplets on Inclined Flowing Liquid Films
利用高速成像技术对液滴对倾斜下降液膜的撞击进行了实验研究。降膜是在平坦的基底上产生的，具有可控的厚度和流速。采用不同尺寸和速度的液滴，研究了不同Ohnesorge数、Weber数和液膜雷诺数下的液滴撞击过程。一些现象与液滴的影响进行了识别和分析，如弹跳，部分聚结，总聚结，飞溅。液滴的大小，速度，以及膜流率的影响进行了研究，最终产生的影响制度地图。对液滴通过气体层所受润滑力的分析表明，液膜中流速越大，润滑力越大，液滴的排液过程越慢，液滴弹跳的概率越大。我们的研究结果表明，流动的薄膜有深刻的影响，液滴的冲击过程和相关的现象，这是显着更复杂的比那些伴随着最初的静态膜的影响。
2015-09-02 physics.flu-dyn
Two jets during the impact of viscous droplets onto a less-viscous liquid pool
通常认为，当液滴撞击到液体池上时，会发生沃辛顿射流。然而，在这个实验研究的影响粘性液滴上的粘性较低的液体池，我们确定另一个射流除了沃辛顿射流，形成一个双射流现象。在一次撞击事件中，两股喷流，一股表面爬升喷流和一股沃辛顿喷流，可能相继出现。通过仔细调整的影响条件，我们发现，两个射流现象是共同控制的液滴池粘度比，液滴韦伯数，和液滴池的可溶解性。爬面射流的机理与Worthington射流完全不同：液池中的液体沿液滴表面爬升，形成液层，液层在液滴顶点处汇聚，产生爬面射流。这种表面爬升喷气机具有非常高的速度，即，比液滴冲击速度高一个数量级。还分析了冲击速度、液滴粘度、液滴尺寸和表面张力对爬面射流的影响。这项研究不仅为液滴和射流动力学机制提供了物理见解，而且有助于在许多相关应用中优化液滴撞击过程。
2019-11-08 physics.flu-dyn
Influence of Liquid Viscosity on Droplet Impingement on Superhydrophobic Surfaces
这个流体动力学视频描述了在超疏水表面上进行的液滴撞击实验。当纯水的液滴撞击在超疏水表面上时，观察到韦伯数在5和15之间的薄相干射流区域。此外，观察到韦伯数约200以上的周边飞溅。当通过将甘油与水混合来增加液滴的粘度时，观察不到细射流，并且稍微延迟了外围飞溅。在观察到纯水液滴在外围飞溅的韦伯数范围内，观察到水/甘油液滴具有两个分叉的射流。
2010-10-15 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
Long-term temporal dependence of droplets transiting through a fixed spatial point in gas-liquid twophase turbulent jets
本文对双粒子动态分析仪测量的气液两相湍流射流信号进行了重标极差分析。提出了一种新的重标度距离分析来研究这些非均匀采样信号。得到喷雾体中速度和其它被动标量的Hurst指数为0.59 $\pm $ ~（0.02），分维为1.41 $\pm $ ~（0.02），这与前人的结果非常一致，而且比前人的结果更精确。这些标度指数被发现是独立的配置和尺寸的喷嘴和流体流。因此，这种类型的系统形成具有不变标度性质的普适类。
2008-01-05 physics.flu-dyn
Breakup of diminutive Rayleigh jets
以足够大的速度从喷嘴排出液体导致连续射流，该连续射流由于毛细力而破碎成液滴。在这里，我们调查的形成微液滴的超高速成像从微米大小的射流破碎。喷流的小尺寸意味着100 ns {}量级的快速分裂时间尺度$τ_\mathrm{c} = \sqrt{ρr^3 / γ}$，并且需要每秒1400万帧的成像。我们直接将这些实验与包含惯性、表面张力和粘度的数值润滑近似模型进行比较[Eggers和Dupont，J. Fluid Mech.262，205（1994）; Shi，Brenner和Nagel，Science 265，219（1994）]。润滑模型允许有效地探索参数空间，以研究射流速度和液体粘度对卫星液滴形成的影响。在相图中，我们确定卫星液滴的形成被抑制的区域。我们比较了润滑近似模型和边界积分（BI）计算之间的液滴在夹断的形状，显示在夹断的最后时刻的偏差。尽管有这种差异，夹断时间和液滴和卫星液滴的速度从润滑近似获得的结果同意与高速成像结果。
2010-11-01 physics.flu-dyn
Experimental study of developing free-falling annular flow in a large-scale vertical pipe
本文通过PIV测量和液滴分离技术，实验研究了类似BDS的垂直管道中自由下落环状流的发展过程，发现液膜速度与厚度符合经验预测，且T型入口产生更高夹带分布。
2023-10-20 physics.flu-dyn
Impact of a microfluidic jet onto a pendant droplet
高速微流体射流可以通过热空化过程产生：从微流体通道内的液体蒸发，形成快速膨胀的气泡，并通过流动聚焦效应产生射流。在这里，我们研究的影响和横向的悬垂液滴上这样的射流。在冲击时，产生膨胀的空腔，并且在临界冲击速度以上，射流横穿整个液滴。我们预测的临界穿越速度（i）从一个简单的能量平衡和（ii）通过比较的杨拉普拉斯和动态压力在碰撞过程中产生的空腔。我们将模型预测与实验进行对比，在实验中，我们改变了悬垂液滴的液体性质，并找到了良好的一致性。此外，我们评估了表面活性剂和粘弹性效应如何影响临界冲击速度。我们的研究结果是相关的研究无针注射，在类似的速度和尺寸的射流正在使用。鉴于我们系统的简单性，我们可以系统地改变目标属性，并揭示它们对冲击动力学的影响，这在注射到真实皮肤中时是一个真正的挑战。
2021-05-26 physics.flu-dyn
The transition in settling velocity of surfactant-covered droplets from the Stokes to the Hadamard-Rybczynski solution
小液滴下落的精确解是Hadamard和Rybczynski的经典结果。但实验表明，小液滴的下落速度比预测的要慢，这与斯托克斯对下落的硬球的结果更接近。增加液滴尺寸，在这两个极端之间的过渡被发现。这是由于表面活性剂存在于系统中，和以前的工作导致了滞流帽模型。我们在这里提出了一种替代方法，我们称之为连续界面模型。与滞帽模型相反，我们不考虑界面处的表面活性剂对流扩散方程。在考虑法向和切向界面应力的情况下，对具有不同界面张力的下落液滴的Stokes方程进行了解析求解。这样得到的一些解，例如悬浮液滴，违反了能量守恒，除非能量直接提供给界面。考虑液滴的能量收支，我们证明了终极速度受Stokes和Hadamard-Rybczynski结果的约束.连续界面模型，然后从界面处的表面活性剂的力平衡获得。由此产生的表达式给出了两个极端之间的过渡，并预测，临界半径，低于该下降像硬球，是成比例的界面表面活性剂浓度。通过分析文献中的实验结果，我们证实了这一预测，从而为所提出的模型的有效性提供了强有力的论据。
2017-12-05 physics.flu-dyn
Droplet deformation by short laser-induced pressure pulses
当自由下落的液滴被激光击中时，其经历强烈的烧蚀驱动的压力脉冲。在这里，我们研究所产生的液滴变形的制度，其中的烧蚀压力持续时间是短的，即相当于压力波通过液滴行进的时间尺度。为此，在小密度波动的限制下，开发了液滴内部的压力场、压力脉冲场和速度场的声学分析模型。该模型用于研究液滴变形如何依赖于压力脉冲持续时间，而液滴的总动量保持恒定。在这个分析模型的限制，我们表明，当转移到液滴的总动量是小的液滴的形状演变是不可压缩的液滴变形难以区分。然而，当动量传递增加时，液滴响应强烈地受脉冲持续时间的影响。在后一种状态下，压缩流状态显著改变液滴形状演变。
2017-02-06 physics.flu-dyn
Liquid Droplet Impact Dynamics on Micro-Patterned Superhydrophobic Surfaces
该视频展示了水/甘油（50%/50%质量）液滴对两种类型的微图案化超疏水表面的影响的实验定性和定量结果。所用的两种类型的表面是80%空腔分数的肋和柱，其周期性间距分别为40 μm和32 μm。所有表面均通过光刻法制造。采用冲击韦伯数作为动力学参数，比较了两种表面的飞溅和回弹特性。虽然液滴在低韦伯数下表现出类似的动力学，但对于这里测试的所有韦伯数（5<We<900），柱上的回弹射流速度（通过液滴冲击速度归一化）明显高于肋上的回弹射流速度。在韦伯数升高时，液滴沿外周飞溅。在飞溅时产生的这些侧液滴被称为卫星液滴。俯视图视频显示了两种表面类型的飞溅行为的显著差异。在肋上，卫星液滴的形成始终倾向于与肋纵向成60°的路径。当韦伯数大于150时，这种行为普遍存在，然而，当We > 265时，不会发生显著的飞溅。在柱子上，卫星液滴也遵循特定的路径，但方向不同。卫星液滴在与柱晶格结构对准的位置中形成。在600 < We < 750时观察到这种行为。在一定的条件下，射流在肋板上的反弹现象是一个有趣的现象。由于表面各向异性引起的收缩液滴上的不均匀剪切分布，在回弹时形成两个射流，并且被称为两叉射流。这种行为发生在肋上的115 < We < 265。在哨所上也观察到两股射流，但连贯性和重复性较低。在大约500 < We < 600时观察到这种行为。
2013-10-14 physics.flu-dyn
Jet effusion from a metal droplet irradiated by a polarized ultrashort laser pulse
在实验中观察到了线偏振和圆偏振飞秒激光脉冲辐照下液态金属液滴的破碎现象。所获得的阴影快照表明，圆偏振脉冲可以产生几个随机取向的射流从扩展液滴，而线偏振激光脉冲产生严格的十字形射流。后者的取向与偏振平面，其旋转导致旋转的十字形射流相同的角度。为了阐明实验数据，我们进行了分子动力学模拟的液滴膨胀引起的角度依赖性加热。我们的模拟结果表明，射流方向是由一个定向的角度依赖的能量分布在额半球层的液滴吸收后的线性偏振光。其结果是，所产生的流速场引导的表面张力形成两个高速相反的射流定向在电场向量，如在我们的实验。在锋面层中产生的冲击波脉冲具有从定向能量沉积继承的依赖于角度的振幅。冲击脉冲的释放部分在液滴中心附近产生空化区，从而使液滴形成膨胀球壳。冲击波从液滴的后侧反射后，在壳体的后侧半球内产生的流速产生沿电场矢量定向的两个低速相反的射流。结果表明，十字形射流分别来自液滴的正面和背面，且正面射流比背面射流速度快。
2022-04-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Droplet sizes from impulsive capillary jets: an exponential distribution with no lower cut-off
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
该研究发现脉冲毛细射流产生的液滴尺寸无下限截断，服从由空穴半径设定尺度的指数分布，加载方式而非仅流体决定喷雾形状，修正了此前认为液滴尺寸有粘性毛细长度下限的结论。
2026-10-05 physics.flu-dyn
Dyanmics of falling raindrops
本文综述了表面张力与空气阻力对雨滴成核、振荡、破裂及形变过程的影响，并指出其对改进大气衰减校正算法和无线通信的现实意义。
2023-10-29 physics.data-an physics.flu-dyn
Size distribution modelling of secondary atomization in spray of plain-jet airblast atomizer with finite stochastic breakup model
本文对六股环形射流平面气流式喷嘴中喷雾的二次雾化进行了实验研究。具有受控速度和压力的空气横流被施加到横向射流。将液体射流（Re=12000）喷射到气流（Weg为1250-3000）中，对0.8-1.6 mm的不同喷射直径进行实验分析。通过Malvern Mastersizer X在雾化器的完全雾化区域进行粒度分布测量。在第二或最终雾化阶段的液滴尺寸分布也由有限随机破碎模型建模，该模型需要定义4个参数，即初始液滴直径、最大稳定液滴尺寸、最小质量比和液滴破碎概率。模型近似与实验结果吻合得很好。考虑到液体射流的动态特性，模型和实验之间的这种显著一致性在最佳雾化性能方面是非常有用的。
2021-06-08 physics.flu-dyn
Elastocapillary Worthington jets
冲击液滴在非润湿基底上的回缩通常与沃辛顿射流的形成相关联，沃辛顿射流由回缩液体供给。已知液体的非牛顿流变学影响撞击液滴的回缩。在这里，我们提出了一种新的现象，粘弹性液滴的影响，非可吸收基板。我们发现，液体的粘弹性导致在拉伸沃辛顿射流的\emph{elastocapillary}制度，区别于钉扎接触线和细长的射流，不脱离液滴。我们确定的影响条件，在韦伯数-德博拉数相空间，观察这些\emph{elastocapillary}沃辛顿喷流。这样的射流表现出有效的几乎线性（在时间上）的应变速率的变化。在进一步延伸时，射流呈现串珠状结构，这是细长粘弹性液体细丝的\emph{elastocapillary}变薄的特征。\emph{elastocapillary} Worthington射流不仅与液滴撞击固体基底的情形相关，而且也可以预期在其他配置中，其中对于粘弹性液体观察到Worthington射流，例如液滴撞击液体池和界面处的气泡破裂。
2023-01-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Direct evidence of jets emanating from droplets at the Rayleigh charge-induced instability point
高度带电的液滴在由瑞利极限给出的临界电荷平方与体积比以上是不稳定的。这种不稳定性导致离子从液滴表面形成的射流中喷出。尽管已经进行了许多实验来捕捉射流的形成，但由于其短暂的瞬态性质，尚未观察到精确的裂变机制。在这里，我们提出了第一个原子模拟，揭示了瑞利裂变的机制。我们证明，离子喷射发生通过滴的变形从一个球形到一个独特的形状，其中包含一个圆锥形突起。我们断言，后一种状态是一个自由能最小值沿序参量，测量液滴的非球面度。带电液滴的长时间演变通过在高于和低于临界值的两个最小值之间交替进行，所述临界值分别通过溶剂蒸发和离子喷射达到。这是第一次，这种机制允许人们解释后代液滴的性质和裂变过程中电荷损失的百分比。我们确定，锥半角是接近的值从电介质液体的静电方程的解决方案预测。结果表明，圆锥形变形与实验报道的电流体动力的影响无关。相反，两个直径相对的射流悬浮在电场中的液滴的实验观察，我们发现，一个单一的射流形成在瑞利极限。这表明在实验中可能已经检测到超荷电液滴状态。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.atm-clus
Viscoelastic Worthington jets & droplets produced by bursting bubbles
本文通过直接数值模拟揭示黏弹性流体中气泡破裂后的射流与液滴形成规律，依据 $Ec$、$De$ 和 $Oh_s$ 划分三种流动状态。
2025-05-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
MPFBench: A Large Scale Dataset for SciML of Multi-Phase-Flows: Droplet and Bubble Dynamics
本文提出大规模多相流数据集MPFBench，基于11,000次模拟和100万个时间快照，利用神经算子和基础模型等科学机器学习方法建模液滴与气泡动力学，验证了机器学习模型捕捉瞬态流体相互作用的能力，为多相流应用提供了高效准确的求解器。
2025-04-28 physics.flu-dyn
One-dimensional reduction of viscous jets. II. Applications
在一篇配套论文[Pitrou，Phys. Rev. E 97，043115（2018）]中，开发了一种允许将粘性纤维描述为一维物体的形式。我们将其应用到特殊情况下的粘性流体环面。这允许突出与基本粘性弦模型及其粘性杆模型扩展的差异。特别是，由于表面张力效应，环面截面出现椭圆形变形，这不能用粘性弦或粘性杆模型描述。此外，我们研究了瑞利-高原不稳定性的周期性变形周围的完美的环面，我们表明，不稳定性是不足以导致在几个液滴的环面解体之前，它崩溃到一个单一的球形下降。相反，旋转的环面被动态地吸引向静止的解决方案，在其周围的不稳定性可以自由地发展，并分裂成多个液滴的环面。
2018-04-26 physics.flu-dyn
Direct numerical simulations of transient turbulent jets: vortex-interface interactions
界面分裂成级联的液滴及其随后的聚结是对大量工业设置（例如混合、分离和燃烧）具有中心重要性的通用问题。采用混合界面跟踪/水平集方法，在三维笛卡尔坐标域中考虑表面张力，研究了液体射流通过圆柱形喷嘴进入滞止粘性相的破碎过程.数值解的范围内的雷诺数（Re）和韦伯数（We）。我们发现，方位角和流向涡分量之间的相互作用导致不同的界面特征和流态在Re-We空间。结果表明，流向涡量对射流表面三维不稳定性的发展起着关键作用。在高Re和我们的惯性控制制度，我们暴露的细节的时空发展的旋涡结构影响的界面动力学。在射流的前缘处形成蘑菇状结构，从而在其内部产生液体片，该液体片经历破裂以形成液滴。这些液滴由于它们与占主导地位的旋涡结构的相互作用而在蘑菇状结构内旋转。此外，Kelvin-Helmholtz涡的注入点附近形成的变形在流向方向上形成发夹涡，这反过来，触发射流核心的界面波瓣的形成。叶片的变薄引起孔的产生，所述孔膨胀以形成液体线，所述液体线经历毛细管破裂以形成液滴。
2021-05-26 physics.flu-dyn
Short-Time Force Response during the Impact of a Droplet with Gas Bubbles
本文通过边界积分法与润滑理论耦合的数值模拟，研究液滴内气体气泡对撞击固体前短时力响应的影响，发现气泡可缓冲撞击，且大气泡、近撞击区气泡及多个小气泡的减撞效果更显著。
2025-03-10 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
Bubble oscillations and motion under vibration
振动下的气泡可以以不寻常的方式表现，例如，克服浮力向下移动。虽然由于Bjerknes力引起的气泡向下运动在接近气泡共振频率的声学频率下是公知的，但是这些实验表明，这些效应也可以在相对低的频率下观察到。实验是在一个薄的，准二维的矩形丙烯酸盒部分填充有20 cSt的PDMS硅油与覆盖的环境空气。该装置经受正弦轴向振动，该正弦轴向振动产生气-液自由表面的破裂，产生进入空气中的液体射流，从这些射流中夹断的液滴，由于这些液滴的冲击而在液体中形成气穴，以及界面下方的气泡输送。所附视频的振动条件为280 Hz频率、15 g加速度和94微米峰间位移。视频中显示的行为包括以下内容。1.自由表面破裂成射流和液滴，并在自由表面下形成气泡。2.由此产生的气泡在单元中向下移动。3.气泡被吸引到细胞深处的第一个气泡，并最终在细胞底部合并形成一个大气泡。4.气泡团在单元底部合并形成更大的气泡，该气泡稳定在自由表面以下的悬浮位置，并起到抑制表面破裂的作用。5.悬浮气泡的界面及其破碎过程与自由表面破碎成射流和液滴的过程相似，但气泡中的射流是向下的。桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）是一个多项目实验室，由洛克希德·马丁公司的全资子公司桑迪亚公司管理和运营，根据合同DE-AC 04 - 94 AL 85000为美国能源部国家核安全管理局服务。
2011-10-12 physics.flu-dyn
Length-scale cascade and spread rate of atomizing planar liquid jets
采用水平集和流体体积界面捕捉方法，对不可压纳维-斯托克斯方程进行了直接数值模拟，研究了平面液体射流的初始破碎。在较宽的雷诺数（$Re$）、韦伯数（$We$）、密度比和粘度比范围内，计算了气液界面局部曲率半径和局部错流位移的PDF。分析了一次雾化过程中液体-结构长度尺度的时间级联和液体射流的扩展速率。不同的表面结构，如叶片，韧带和液滴的形成率，比较不同的流动条件下，并解释在每个雾化域，我们最近确定的涡流动力学。随着$We$的增加，表面的平均曲率半径减小，小液滴的数量增加，并且级联和表面积增长以更快的速率发生。喷雾角主要受$Re$和密度比的影响，在较高的$Re$、较高的密度比和较低的$Re$下，喷雾角较大。喷雾扩展速率相对于$Re$的变化归因于从射流核心拉伸的韧带的角度，该角度随着$Re$减小而增大。气体粘度对液滴尺寸分布和喷雾角的影响可以忽略不计。然而，增加波长与板厚比，增加喷雾角和结构级联率，而减小液滴尺寸。最小长度尺度更多地由表面张力和液体惯性决定，而不是由液体粘度决定，而气体惯性和液体表面张力是决定喷雾角的关键参数。
2018-08-28 physics.flu-dyn
When Viscous Jets Collide; Liquid Chains, Threads, Webs, Fishbones and Balloons
在这个流体动力学视频准备的APS-DFD画廊的流体运动，我们研究了两个相同的粘性射流在不同的射流速度和碰撞偏心率的碰撞。射流运动的动力学通过使用与施加在射流之一上的扰动频率的精确定时控制耦合的同步选通效应而被减慢数量级。我们的结果表明，不同的形状和形态出现，因为我们改变碰撞偏心率。在低喷射速度（$We_j = 45$）下，当喷射流开始彼此撞击时，形成粘性线和长丝。当其中一股射流（射流A）的传播轴线移动到更靠近另一股射流（射流B）的中心时，它们彼此施加扭矩。由于产生的漩涡，射流A围绕射流B的轴线旋转，并最终通过毛细管力的作用破碎成液滴;液滴的夹断类似于在空气中释放的气球流。在零偏心率下，两股射流在低速时合并为一股射流，合并后的射流在经历Rayleigh-Plateau不稳定性后分裂。对于更高的射流速度（$We_j=125$），不同的形态发展;在高偏心率的影响（0.95），线程将出现;三角形片或网络形成的偏心率接近0.9，并作为一个射流移动接近另一个的中心，第一部分/不完整的鱼骨出现，并最终形成螺旋舞鱼骨。
2013-10-19 physics.flu-dyn
Entropy Rain: Dilution and Compression of Thermals in Stratified Domains
被称为巨胞的大规模对流曾经被认为是在太阳对流区传输太阳的光度，但最近的观测对它们的存在提出了质疑。一些作者认为，太阳的光度可能是由快速下落的小滴低熵流体传输的，而不是大规模的流动。这种“熵雨”可以以密集的涡旋环的形式传播，类似于地球大气中上升的浮力热气流。在这项工作中，我们开发了一个分析理论描述的密集，负浮力热气流的演变。我们验证的理论与2D圆柱和3D carnival模拟层流，轴对称热气流在高度分层的大气。我们的研究结果表明，密集的热气流分为两类：一个失速制度的液滴减速和扩大，和下降制度的液滴加速和收缩，因为它们向下传播。我们估计，太阳能下降流是在下降的制度，并保持其熵扰动对扩散，直到他们到达对流区的底部。这表明熵雨可能是传输太阳光度的一种有效的非定域机制。
2019-10-16 astro-ph.SR physics.ao-ph physics.flu-dyn
Liquid acrobatics
我们的实验是将一股连续的气体注入到一种浅的液体中，类似于人们如何向一个放置在一个几乎空了的饮料底部的吸管吹气。通过改变吸管（这里是一根金属针）的角度，我们观察到各种动态，我们使用高速摄像机拍摄。最值得注意的是一个中间状态，其中周期性射流从空气-液体界面爆发并分裂成空气中的液滴。这些液滴描绘出抛物线轨迹，并在最终聚结之前在空气-液体界面上反弹。每个射流的形状以及射流之间的时间非常相似，导致液滴具有几乎相同的轨迹。下面的文章伴随着链接的流体动力学视频提交给画廊的流体运动在2008年。
2008-10-09 physics.flu-dyn
Corona splashing triggered by a loose monolayer of particles
在自然界中，高速雨滴经常撞击并散布在颗粒表面（例如，土壤、带有孢子或花粉的植物叶片）。采用实验和数学相结合的方法研究了液滴撞击松散堆积单层颗粒的动力学过程。我们发现，移动颗粒的存在下降低了临界冲击速度，在该速度下，液滴表现出电晕飞溅，作为颗粒面积分数系统地增加。我们通过考虑摩擦颗粒在扩展边缘的阻塞来合理化这个实验观察。阐明雨滴在颗粒床上的飞溅过渡可以更好地理解雨滴下落引起的土壤流失和侵蚀。
2021-09-28 physics.flu-dyn
Liquid ropes: a geometrical model for thin viscous jets instabilities
落在移动带上的细粘性流体线的行为方式让人想起缝纫机，产生丰富多样的周期性螺旋状图案，包括曲折，W图案，交替循环和平移盘绕。形成这些图案以适应带速度和下落的线撞击带的终极速度之间的差。使用直接数值模拟，我们表明，惯性是不需要产生上述模式。我们引入了一个准静态的几何模型，捕捉的图案，包括三个耦合常微分方程的径向偏转，方向和曲率的线程的接触点与带的路径。的几何模型再现以及观察到的模式和顺序，它们出现作为一个功能的下降高度。
2014-10-20 nlin.PS 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
Micro-droplet nucleation through solvent exchange in a turbulent buoyant jet
溶剂交换是一个涉及溶解溶质的良溶剂和不良溶剂之间混合的过程。该过程产生局部过饱和，导致微小溶质液滴的成核。这种宏观尺度上的三元体系在湍流状态下仍未被探索。实验研究了乙醇和反式茴香脑的混合物注入水中，形成向上的湍流浮力射流的溶剂交换过程。局部地，湍流混合导致湍流夹带后反式茴香脑的过饱和。我们使用光衰减技术光学测量成核液滴的浓度，发现径向浓度分布是亚高斯分布。在对比的过饱和度为基础的模型，空间演变揭示连续液滴成核下游和径向横跨射流，我们归因于有限的混合能力的射流。虽然我们还远远没有一个完整的定量的理解，这项工作扩展到湍流状态的溶剂交换的知识，并带来了一种新的类型的流，拓宽了多组分，多相湍流射流与相变的范围。
2022-05-12 physics.flu-dyn
Geometry-driven jets underlie dispersal of plants and fungi by raindrops
研究揭示了雨滴撞击植物和真菌特化溅射杯的凹面时，通过流体沿测地线运动形成两种关键射流，并构建最小运动学模型预测了优化射流的锥角，与天然结构一致。
2025-11-03 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Is the motion of a single SPH particle droplet/solid physically correct?
近年来，光滑粒子流体动力学（SPH）方法在多相流和自由表面流建模方面得到了普及。在许多情况下，由于某些原因，会发生界面和自由表面破碎。因此，一个相的单个SPH颗粒固体/液滴可以出现并穿过其他相。在本文中，我们调查这个问题，专注于这样的单SPH粒子的运动。我们在这里试图回答的主要问题是：这些粒子的运动在物理上是正确的吗？它的物理尺寸是多少？数值参数对其有何影响？考虑到这一点，我们进行了简单的模拟固体颗粒由于重力下降的流体。考虑到一个单一的颗粒的三个不同的直径，我们比较的阻力系数和速度通过SPH方法与实验和分析参考数据获得的值。为了精确模拟具有自由表面的多相流，我们提出并验证了一种新的SPH公式。
2016-02-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Machine-learning accelerated turbulence modelling of transient flashing jets
对通过喷嘴的过热液体的突然减压进行建模是一个挑战，因为压降会导致液体的快速闪蒸。由于机械和热力学效应，产生的射流通常表现出广泛的结构，包括韧带和液滴。随着模拟包括越来越多的现象，计算成本开始增加。缓和额外成本的一种方法是对计算的特定元素使用机器学习替代。本研究提出了一种机器学习辅助的计算流体动力学方法，用于模拟闪蒸液体的雾化，从初级雾化到二次破碎到小液滴，使用$Σ$ -Y模型与均匀松弛模型相结合。值得注意的是，热力学非平衡（HRM）和$Σ$ -Y的模型首次与模拟湍流量的深度神经网络耦合，然后将其用于预测过热液体射流雾化。该方法的数据驱动组件用于湍流建模，避免了通常用于这些问题的雷诺平均Navier-Stokes模拟的两方程湍流模型的解决方案。混合方法的精度和速度进行评估，证明足够的精度和至少25%的速度比传统的方法计算流体动力学模拟。这种加速表明，也许可以替换计算的其他组成部分，以获得更大的好处。
2021-09-30 physics.flu-dyn
Coupled population balance and large eddy simulation model for polydisperse droplet evolution in a turbulent round jet
采用粒子数平衡模型和大涡模拟（LES）相结合的方法，研究了油滴在湍流射流中的演化过程，并考虑了油滴破碎的影响。在模拟湍流多相射流中的二次破碎时，一个关键的未知数是在喷嘴出口附近的一次破碎区内产生的流入尺寸分布。为了简单起见，通常使用单分散注入流入条件，但这种选择通常是不现实的。为了提供更现实的入口条件LES，我们开发了一个一维（1D）的包裹模型来预测的演变的分散相沿射流中心线由于平流，径向湍流输送和液滴破碎的综合影响，由于湍流的区域更接近的喷嘴，不能使用粗LES解决。用远离喷管的实验数据对模型进行了验证。一维模型也被用来产生一个初始的尺寸分布，用于在一个粗分辨率LES的湍流射流。使用欧拉LES方法对离散化液滴尺寸分布的每个箱的数密度场进行建模，并对每个箱求解标量输运方程。LES的结果进行了比较，发表的实验数据，具有良好的一致性，我们研究的统计数据的速度场和浓度的多分散油滴羽流为两个液滴韦伯数。我们发现，浓度的中心线衰减率为不同的液滴尺寸的修改在破碎为主的区域。与雷诺平均方法不同，LES还允许我们量化由于湍流引起的尺寸分布变化。我们量化的径向和轴向分布和变化的关键量，如索特平均直径，总表面积和液滴破碎的时间尺度，并探讨其敏感性的韦伯数。
2020-11-11 physics.flu-dyn
Breakup of liquid jets: Thermodynamic perspectives
针对液体射流在大振幅扰动下的形态演化问题，提出基于表面积最小化原理的热力学模型，发现可逆破碎转变并揭示几何约束的关键作用，为处理强非线性形态演化提供新途径。
2024-02-13 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Droplet Impact on Microparticle Raft: Wettability, density and size govern splashing and microplastic ejection from rafts under raindrop impact
University College London（伦敦大学学院）；University of Oxford（牛津大学）；Instituto de Investigaciones en Materiales, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学材料研究所）
研究液滴冲击不同尺寸、密度和润湿性的微粒筏，探讨其对喷溅和微塑料喷射的影响，揭示润湿性、密度和尺寸在雨滴冲击下的作用机制。
2026-03-16 physics.flu-dyn
Whipping Instabilities in Electrified Liquid Jets
液体射流可能会产生不同类型的不稳定性，如所谓的瑞利-高原不稳定性，它会将射流分解成液滴。然而，当我们将液体喷流雾化并在其表面引入电荷时，可能会出现另一种类型的不稳定性。其中，最常见的是所谓的鞭梢不稳定性，其特征是猛烈和快速的冲击射流。在提交的流体动力学视频中（见http：//hdl.net.net/1813/11422），我们将展示介电液体浴中的不稳定带电甘油射流，这允许增强不稳定性的可视化。出于这个原因，这可能是第一次，这些现象是可视化的足够清晰，分析功能的影响，通过射流的进料液体流量或作为令人惊讶的自发稳定在一些关键距离接地电极。
2008-10-01 physics.flu-dyn
Heat and water vapor transfer in the wake of a falling ice sphere and its implication for secondary ice formation in clouds
我们进行直接的数值模拟的冰球在周围的流体中的热量和质量的传递会计的目的是在气象背景下研究的情况下，在潮湿的空气中下降的霰的解决方案。这项研究的动机是这样一个事实，即在云中下降的沙粒被加热的潜热释放过程中的液体水滴吸积。因此，它们可能比周围的温度要高得多，并蒸发出水蒸气，水蒸气与周围的空气混合，从而在那里形成短暂的过饱和区。本文将下落的<$球问题模拟为受热球体在重力作用下下落于静止流体中的问题。温度场和速度场之间的耦合是由Boussinesq近似。这个问题可以通过四个参数来参数化：粒子/流体密度比、伽利略数、普兰特数和理查森数。一个单独的标量输运方程帐户的蒸汽传输。典型的云条件包括球体和周围环境之间的小温差，产生相对较小的热量和质量传输的理查森数。我们特别强调伽利略数150，170，200和300，以分析每个解决方案的具体情况。在这项研究中解决的问题主要是方法和关注的影响的解决方案和流动性的领域的结构上的标量场，可能的影响适度的理查森数的结构上的唤醒，和可能的应用程序，这个模拟框架的调查饱和后下降的<$p。
2019-02-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Entropic Lattice Boltzmann Model for Charged Leaky Dielectric Multiphase Fluids in Electrified Jets
我们提出了一个格子玻尔兹曼模型带电泄漏介电多相流体的带电射流模拟的背景下，这是一些生产技术，包括静电纺丝的兴趣。利用Carreau假塑性流体模型，考虑了非线性流变学对带电射流动力学的作用。我们报告探索性的模拟带电液滴在休息和恒定的电场下，我们提供的结果带电射流形成静电纺丝条件下。
2019-10-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Viscous influences on impulsively generated focused jets
针对脉冲生成聚焦射流中自由表面粘性影响研究空白，通过实验与数值模拟揭示切向质量动量传递及粘性对其的作用，提出射流速度预测方程，为相关应用的粘性界面动力学提供新视角。
2025-08-19 physics.flu-dyn
Extending the range of sizes of monodisperse core-shell hydrogel capsules from composite jet breakup by combined electrical and mechanical actuation
本研究通过结合电力和机械驱动的微流控策略，扩展了单分散核壳水凝胶胶囊的尺寸范围，实现了高单分散性，为定量生物测定奠定基础。
2025-03-27 physics.flu-dyn
Singular jets in compound drop impact
本文通过实验和数值模拟研究水包油复合液滴撞击玻璃基底后的奇异射流现象，揭示了不同体积比下射流速度峰值与空腔塌缩动力学的关系，并分别用1/2和2/3幂律描述两种塌缩机制。
2021-12-10 physics.flu-dyn
On the size and shape of condensing steam jets and plumes
Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, UMR 8023 PSL-SU-UPCité-CNRS（巴黎高等师范学院物理实验室）；Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes, UMR 7636 ESPCI-PSL-SU-UPCité-CNRS（异质介质物理与力学）
本研究通过实验与平均场理论，建立了蒸汽注入云在动量与浮力两种状态下的尺寸标度律，连接微观相变与宏观云动力学，为大气云演化提供定量框架。
2026-09-15 cond-mat.soft physics.ao-ph physics.flu-dyn
Bursting Drops
本研究揭示油滴在液—气界面破裂时的反向射流与主体内子液滴生成机制，阐明黏度和微粒的抑制作用，并展示其在 Pickering 液滴、双重乳液及雨滴撞膜研究中的应用。
2024-10-28 physics.flu-dyn
Generation and Breakup of Worthington Jets After Cavity Collapse
沃辛顿（Worthington，1897）在对实验数据进行仔细分析的基础上，粗略地描述了轴对称固体撞击液-气界面后喷射出的高速射流的形成机理。在这项工作中，我们结合详细的边界积分模拟与分析建模来描述这样的沃辛顿射流在两个常见的物理系统中的形成和破裂：液体表面上的圆盘的影响和从水下喷嘴释放气泡。我们首先表明，喷气基地的动态可以预测这两个系统使用我们早期的模型在格克尔，戈迪略，范德梅尔和Lohse。物理修订信函102（2009）。尽管如此，我们在这里的主要目的是提出一个模型，使我们能够准确地预测整个射流的形状。结果与数值计算和实验数据吻合较好，并且发现，与Rayleigh研究的真空中液体圆柱的毛细破裂相反，在高Weber数和Reynolds数下，拉伸液体射流的破裂不是由来自外部噪声源的扰动增长所触发的。相反，由于液体在尖端处的毛细管减速，射流破裂，这产生了射流形状的扭曲。这种由流动自诱导的扰动将在毛细管机制的促进下随时间增长。我们能够预测的确切形状演变的沃辛顿射流喷射后的固体物体的影响-包括小液滴的大小从尖端喷射由于表面张力驱动的不稳定性-使用作为单一的输入参数的最小半径的空腔和流场之前的射流出现。
2009-07-29 physics.flu-dyn
Air entrainment by turbulent plunging jets: effect of jet roughness revisited
本文通过小尺度与大尺度实验重新评估湍流射流撞击液池的空气卷吸量，验证了短跌落高度下的气膜模型，并修正了粗糙度模型，发现强剥离或充气射流的有效粗糙度约为波纹射流的一半。
2024-11-08 physics.flu-dyn
Exploring the Weber dependency of jet fragmentation: a Direct Numerical Simulation investigation
本文利用 Basilisk 直接数值模拟跨越 13–165 气体 Weber 数的射流破碎，比较两类液滴尺寸模型并解释尺寸—速度联合分布，提出颗粒 Reynolds–Ohnesorge 相空间的归一化。
2023-07-24 physics.flu-dyn
Jet Size Prediction in Compound Multiphase Bubble Bursting
针对吸附污染物对气泡破裂射流动力学影响尚不明确的问题，研究了复合污染物层对射流半径的影响，建立线性化波阻尼模型并提出修正Ohnesorge数，为气溶胶粒径预测和气载污染物传输建模提供参考。
2025-01-17 physics.flu-dyn
Impinging Jet Dynamics
在这段流体动力学视频中，使用光线跟踪数据可视化技术来获得两股液体射流撞击过程中真实详细的流动运动。不同模式的片和边缘的配置，揭示了潜在的物理，包括液体链，封闭的边缘，开放的边缘，不稳定的边缘和扑翼片。此外，还观察到了稳态非对称波，并与现有理论进行了比较。用经典的浅水波理论解释了相对于液边的定常毛细波的产生。详细观察了冲击波作用下的雾化过程，包括液膜破碎、液膜形成和液膜破碎成液滴的过程。冲击波波长的锁定特性也与扰动自由剪切层的锁定特性相似。
2012-10-15 physics.flu-dyn
Instability of an active fluid jet
流体射流分解成液滴的现象长期以来一直吸引着自然科学家，早期的研究可以追溯到19世纪。由于表面张力，对射流的无限小扰动会增加，最终导致射流分裂成液滴（Rayleigh-Plateau不稳定性）。虽然这一经典现象已经研究了很长时间，但尚不清楚当流体被活性流体取代时，它是如何改变的。在这项研究中，我们调查的不稳定性射流的主动流体。主动流体由微泳者悬浮液建模，微泳者通过产生表面切向速度来推进自己，即蠕动。这些蠕动体被认为是底部重的，并且比周围的流体重，因此活动流体的向下射流在重力作用下自组装。蠕动之间的流体动力学相互作用的计算使用斯托克斯动力学方法，其中近场流体动力学精确计算。我们发现，主动流体的射流是不稳定的，与不同的不稳定模式之间的拉，推。对于牵引器的主动流体，射流以使人联想到牛顿流体的静脉曲张的方式分裂成液滴。另一方面，对于推进器，喷流是弯曲的，并经历波动（弯曲）不稳定性。这两种不稳定性的物理机制可以通过检查的应力场和参数的研究揭示了流体动力学相互作用的不稳定性的重要性。虽然重力和底重在实现向下射流中起着至关重要的作用，但它们对不稳定性的影响是有限的。我们的发现有助于揭示活性流体集体性质的新特征。
2022-09-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
