Droplet splashing during the impact on liquid pools of shear-thinning fluids with yield stress
液滴对液体池的影响在自然界和许多工业应用中普遍存在。尽管非牛顿流体在许多应用中得到了广泛的应用，但以往的液滴碰撞研究主要集中在牛顿流体上，而对非牛顿流体液滴的碰撞动力学研究较少。本文采用实验和数值模拟相结合的方法，研究了剪切变稀液滴在屈服应力作用下的飞溅动力学。考虑了飞溅过程中喷射物片的形成和扩展，分析了喷射物片出现的速度、半径和时间。结果表明，非牛顿流体的性质显著影响飞溅过程。随着流动指数的减小，飞溅物片更容易形成，较大的屈服应力会影响飞溅物片的厚度，由于惯性力是飞溅物片扩展的主导因素，飞溅物片的扩展半径塌陷为一个几何半径。
2021-10-18 physics.flu-dyn
Liquid drop splashing on smooth, rough and textured surfaces
当液滴以高速撞击干燥固体表面时发生飞溅。本文报道了飞溅如何依赖于粗糙度和表面的纹理以及液体的粘度的实验研究。对于光滑表面，存在由液滴周围的空气的存在引起的“电晕”飞溅。当速度和液体粘度变化时，会出现几种状态。还有一个“提示”飞溅，这取决于表面的粗糙度和纹理。喷射液滴的尺寸分布的测量对表面粗糙度敏感。实验结果表明，对于柱状物呈正方形排列的织构表面，溅射具有四重对称性。飞溅主要沿对角线方向发生。在这种几何形状中，两个因素对飞溅影响最大：支柱高度和支柱之间的间距。
2007-02-09 physics.flu-dyn
Drop splashing is independent of substrate wetting
具有足够动能的液滴撞击干燥固体表面将飞溅，分裂成许多次级液滴。这种现象与强制润湿有许多相似之处，包括在接触线处夹带空气。由于这些相似性和事实上，强制润湿已被证明取决于表面的润湿性能，现有的理论预测飞溅取决于润湿性能以及。然而，使用高速干涉成像，我们观察到，在高毛细数润湿性能没有影响飞溅的各种液体表面组合。此外，通过在实验无法达到的长度和时间尺度上完全求解纳维-斯托克斯方程，我们发现液滴边缘接触线处的气液界面的形状和运动与润湿性无关。我们用这些发现来评估现有的理论和比较飞溅与强迫润湿。
2018-01-24 physics.flu-dyn
Simulations of splashing high and low viscosity droplets
在这项工作中，模拟低粘度乙醇和高粘度硅油液滴在大气和降低环境压力的干燥固体表面上的冲击。模拟能够捕获环境气体压力和液体粘度对液滴碰撞和破碎的影响。结果表明，低粘度和高粘度液体的早期液滴碰撞和气膜行为具有相同的物理机制。然而，对于稍后的时间，液体片形成和破碎高粘度和低粘度液体的行为不同。这些结果解释了为什么这两种液体的压力效应可以观察到，而在同一时间不同的高粘度和低粘度飞溅制度已被确定实验。
2018-07-19 physics.flu-dyn
Crown rupture during droplet impact on a dry smooth surface at increased pressure
液滴在增加的环境压力下的影响在许多工业应用中是重要的。以往的研究主要考虑在标准或降低的环境压力下的冲击过程，而高环境压力的影响尚不清楚。在这项研究中，我们实验研究的影响，乙醇液滴在干燥光滑的表面在增加的环境压力。分析了冲击过程中环境压力对冠部飞溅和破裂的影响。结果表明，高环境压力下的气体会导致液冠以“螺纹断裂”的方式飞溅，液冠边缘的二次液滴尺寸随环境压力的增大而增大。基于薄板的空气动力学分析理论，得到了冲击过程中由飞散向飞溅转变的临界值。在增加的环境压力下，冲击的阈值速度随着环境压力的增加而降低，因为薄片的楔形被阻止向前移动并且被前方的空气驱动而与衬底分离，由于较高的环境压力，前方的空气具有较高的密度。
2021-11-11 physics.flu-dyn
Splashing onset in dense suspension droplets
我们研究了稠密悬浮液滴对固体基质的影响。我们表明，一个全球性的水动力平衡是无法预测的飞溅发病，并建议取代它的能量平衡在悬浮液中的颗粒的水平。我们的实验验证，由此产生的，基于颗粒的韦伯数给出了一个可靠的，颗粒大小和密度相关的飞溅开始的标准。我们进一步表明，同样的论点也解释了为什么在双峰系统中较小的颗粒更容易逃脱比大的。
2013-06-10 physics.flu-dyn
Creation of prompt and thin-sheet splashing by varying surface roughness or increasing air pressure
撞击固体表面的液滴可以通过喷射随后破裂的薄液体片或通过从前进的液-固接触线迅速喷射液滴而飞溅。使用高速成像，我们表明，空气压力和表面粗糙度影响飞溅机制。粗糙度增加了前进接触线处的即时飞溅，但抑制了薄片的形成。如果空气压力降低，则不仅在薄片形成期间，而且在迅速飞溅时，液滴喷射也被抑制。临界压力取决于冲击速度、液体粘度和表面粗糙度。
2012-06-22 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
A physically-informed sea spray generation model for splashing waves
本研究提出基于物理原理的波浪飞溅海雾生成函数，通过液环碰撞机制解释大雾滴生成，挑战了飞溅低效的传统观点。
2025-10-25 physics.flu-dyn
How micropatterns and air pressure affect splashing on surfaces
我们通过侧视和俯视高速成像实验研究了毫米级乙醇液滴撞击由微柱组成的结构化固体表面的飞溅机理。通过增加撞击速度，我们可以将撞击结果从温和的沉积调整为剧烈的飞溅，在这种情况下，随着液体片的横向扩散，微小的液滴被喷射出来。我们测量了不同微图案的溅射阈值，发现柱的排列方式对溅射结果有显著影响。特别地，在气流通过图案的方向上的定向飞溅是可能的。我们对撞击动力学的俯视观察表明，被困的空气是造成飞溅的原因。事实上，通过降低周围空气的压力，我们表明，我们可以抑制在探索的参数制度的飞溅。
2010-06-08 physics.flu-dyn
Thin Film Formation During Splashing of Viscous Liquids
在撞击到光滑干燥的表面上之后，一滴粘性液体最初以厚薄片的形式扩散。如果液滴飞溅，它首先发出一个薄的流体片，最终可以分裂成液滴，导致飞溅。周围的气体对形成这种薄片至关重要。纸张弹出时间$t_{ejt}$取决于冲击速度、液体粘度、气体压力和分子量。中心气泡在压力甚至低于该片材形成所需的压力下被捕获在液滴下方。此外，当存在弹出的片材时，气泡被夹带在展开的薄片下方。空气夹带在独立于液滴冲击速度以及环境气体压力的薄层速度处停止。
2010-08-19 physics.flu-dyn
Prediction of the morphological evolution of a splashing drop using an encoder-decoder
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
液滴撞击固体表面是一个重要的现象，具有各种含义和应用。然而，这种现象的多相性导致其形态演变的预测复杂化，特别是当液滴飞溅时。虽然大多数基于机器学习的跌落冲击研究都集中在物理参数上，但这项研究使用了计算机视觉策略，通过训练编码器-解码器来使用图像数据预测跌落形态。在这里，我们表明，这种训练的编码器-解码器能够成功地生成显示飞溅和非飞溅水滴形态的视频。值得注意的是，在这些生成的视频的每一帧中，发现液滴的扩散直径与实际视频的扩散直径非常一致。此外，在飞溅/非飞溅预测中也有很高的准确性。这些发现证明了训练的编码器-解码器生成可以准确表示液滴形态的视频的能力。这种方法为实验和数值研究提供了更快，更便宜的替代方案。
2023-03-24 cs.CV physics.flu-dyn
Oblique droplet impact onto a deep liquid pool
采用自适应流体体积求解器Basilisk对液滴斜撞击深液池进行了数值研究。飞溅阈值，空腔的形成，空腔的演变和最大空腔尺寸被量化为韦伯数和冲击角的函数。我们将数值结果与Gielen等人最近的实验工作进行了比较。[Phys. Rev. Fluids 2，083602（2017）]。类似的实验结果，观察到三种不同的影响制度：沉积的液滴上的池，单面飞溅的方向的影响和飞溅的所有方向。我们表现出良好的定性和定量协议的飞溅行为和空腔形成之间的模拟和实验。此外，模拟提供了一个三维视图的影响现象，获得速度和压力场，并允许探索碰撞参量是很难实现的实验。
2019-03-21 physics.flu-dyn
Splashing-regime transitions and secondary-droplet scaling in oblique drop impacts on a deep pool
Guangdong Ocean University（广东海洋大学）
该研究通过数值模拟揭示斜向液滴撞击深池时，定向撞击惯性主导溅射 regime 选择，二次液滴破碎遵循共同的毛细-惯性标度律，解释了实验观测到的液滴数标度现象。
2026-09-22 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Wetting Splashing
我们目前的流体动力学视频说明润湿飞溅产生的水滴在高冲击速度（$\sim 3$ ms $^{-1}$）的疏水微结构上的冲击。该基材由正方形或六边形晶格的规则和透明的微观纹理组成，产生高接触角的$\sim 150 ^\circ$。我们的高速顶视图或仰视图记录通过透明表面揭示了固体-液体-空气界面的影响。尽管网格状微柱具有超疏水性（周期为10 μm），但水滴润湿了某个中心区域，并且在液滴下方捕获了气泡。在高冲击速度下，空气向外飞溅时，除中心湿区外，还形成了薄层冲浪。还研究了微图案和空气压力对撞击结果的影响。我们发现，微观边界条件，施加的固体纹理，深刻地影响宏观流动动力学超疏水表面在高冲击速度。此外，液体和固体之间的空气在定向飞溅中起着至关重要的作用，这可以通过降低空气压力来消除。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Oblique drop impact onto a deep liquid pool
自然界中经常观察到液滴斜向撞击固体或液体表面。然而，大多数关于跌落冲击和飞溅的研究都集中在垂直冲击上。在这里，我们研究了100微米的液滴到一个深的液体池，在那里我们量化的飞溅阈值，最大空腔尺寸和空腔崩溃的高速成像以上和以下的水面倾斜的影响。重力在这些实验中可以忽略不计。确定了三种不同的影响制度：顺利沉积到池中，飞溅的影响方向，并在所有方向飞溅。我们提供缩放参数，描绘这些制度占下降的影响角度和韦伯数。无论韦伯数如何，水面以下产生的空腔轴线的角度都遵循水滴的撞击角度，而空腔深度及其相对于撞击位置的位移确实取决于韦伯数。韦伯数依赖的空腔深度和位移建模使用的能量参数。
2017-07-25 physics.flu-dyn
From splashing to bouncing: the influence of viscosity on the impact of suspension droplets on a solid surface
我们实验研究了密集的悬浮液滴飞溅的固体表面的影响，扩展以前的工作的制度，悬浮液的粘度成为一个重要的参数。总体行为可以用两种趋势的组合来描述。第一个是当液滴表面的单个颗粒的动能克服由表面张力产生的限制时，飞溅变得有利。这由基于粒子的韦伯数$We_p$表示。第二是通过增加溶剂的粘度来抑制飞溅。这由斯托克斯数$St$表示，它影响碰撞粒子的有效恢复恢复系数。我们开发了一个相图，其中飞溅开始被描绘为$We_p$和$St$的函数。令人惊讶的结果发生在非常小的斯托克斯数，其中不仅飞溅被抑制，而且液滴的塑性形变也被抑制。这导致了液滴在撞击后可以反弹的情况，我们能够使用离散粒子数值模拟来重现这种观察，该模拟考虑了粒子之间的粘性相互作用和弹性能量。
2016-05-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spreading-splashing transition of nanofluid droplets on a smooth flat surface
即使是流体中的一小部分纳米颗粒也会影响液滴在冲击光滑表面时的飞溅行为。采用高速摄影技术，在较宽的雷诺数（$10^2<\mathrm{Re}<10^4$）和韦伯数（$50<\mathrm{We}<500$）范围内，研究了纳米流体质量浓度为0.01%，0.1%，1%时，纳米流体液滴对光滑蓝宝石衬底的冲击。纳米流体是通过在没有分散剂的甘油水溶液中稀释商业Al $_2$ O $_3$ -水纳米流体来制备的。总共制备了30个样品，获得了1799个数据点。在液滴冲击测量之前，根据稳定性、密度、粘度和表面张力对每个样品进行实验表征，以证明在We-Re图上观察到的结果。每个液滴撞击条件重复至少3次，以确保良好的重复性。对于纳米流体，扩散到飞溅转变的非单调行为保持相同。然而，纳米流体的影响，促进飞溅在低雷诺数的边界。我们解释了这种行为增加的薄层扩展速度和电梯在薄层扩展阶段。最后，我们开发了一个经验的相关性，描述了飞溅阈值依赖于纳米粒子浓度的第一次。
2021-08-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Image features of a splashing drop on a solid surface extracted using a feedforward neural network
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
利用前馈神经网络（FNN）提取图像特征，发现了飞溅液滴在固体表面上的非直观特征。将面积当量半径约为1.29 mm的乙醇从4 cm至60 cm的冲击高度（飞溅阈值20 cm）落下，并冲击在亲水表面上。当一半的液滴撞击表面时捕获的图像根据其结果进行标记，飞溅或非飞溅，并用于训练FNN。分类准确率达到96%以上。为了提取模糊神经网络识别的图像特征用于分类，将训练好的模糊神经网络识别飞溅水滴的权重矩阵可视化。值得注意的是，可视化显示，经过训练的FNN将撞击液滴主体的轮廓高度识别为区分飞溅和非飞溅液滴的重要特征，这在以前的研究中尚未报道。在整个撞击过程中，甚至当一又四分之三的水滴撞击表面时，都发现了这种特征。为了确认该图像特征的重要性，重新训练FNN以仅使用主体进行分类，而不检查喷射的次级液滴的存在。准确度仍然高于82%，证实了轮廓高度是区分飞溅和非飞溅液滴的重要特征。本文分析和讨论了液滴撞击的几个方面，旨在找出飞溅液滴和非飞溅液滴之间轮廓高度差异的可能机制。
2022-01-24 cs.CV cs.LG physics.flu-dyn
Correlation between morphological evolution of splashing drop and exerted impact force revealed by interpretation of explainable artificial intelligence
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
本文通过可解释人工智能视频分类器提取飞溅与非飞溅特征，发现飞溅特征贡献变化率与归一化冲击力曲线高度吻合，揭示了液滴飞溅形态演化与冲击力之间的相关性。
2023-09-19 cs.AI cs.CV physics.flu-dyn
Aerosol generation by the splashing of low viscosity drops impacting liquid layers
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
研究低粘度液滴撞击液层溅起产生气溶胶，用理论和数值模拟预测撞击后薄液层边缘环形边缘的初始速度和直径，结果与数值及实验吻合，可用于预测雨滴落液池后微小液滴的初始参数及相关现象。
2026-07-15 physics.flu-dyn
Liquid-grain mixing suppresses droplet spreading and splashing during impact
雨滴落在粗糙的海滩上和落在细沙的沙漠上会有不同的表现吗？我们通过一系列模型实验来研究这个问题，其中颗粒靶的堆积密度、单个颗粒的润湿性、颗粒尺寸、冲击液体和冲击速度是变化的。我们发现，通过增加晶粒尺寸和/或润湿性的个别晶粒的最大液滴扩散经历了从毛细管制度向粘性制度的过渡，和飞溅被抑制。液-粒混合被发现是潜在的机制。相应地定义了有效粘度以定量地解释观察结果。
2016-07-01 cond-mat.soft 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
Splash control of drop impacts with geometric targets
由于惯性力、粘性力和毛细力的相互作用，液滴在固体和液体表面上的碰撞表现出复杂的动力学特性。在撞击之后，液体薄层径向地发展和膨胀，并且在某些条件下，外边缘破裂成不规则排列的细丝和次级液滴。我们的实验表明，薄片膨胀和随后的外边缘的破裂可以控制的长度尺度，是相当的尺寸的影响下降的直径。在相同的碰撞参量下，流体性质和冲击速度，我们观察独特的飞溅动力学通过改变目标横截面的几何形状。这些行为包括：（i）几何形状的层流和（ii）飞溅稳定性的过渡，从规则到不规则的飞溅。我们建议，定期飞溅控制的目标横截面几何形状所施加的方位角扰动和不规则的飞溅是由增长最快的不稳定的高原瑞利模式。
2012-02-19 physics.flu-dyn
Comparison of splashing in high and low viscosity liquids
我们探讨了当液滴撞击光滑干燥的表面时飞溅的演变。当液体粘度变化时，存在两种飞溅状态，如其对环境气体压力的依赖性所证明的。高粘度的液滴在首次接触固体很久之后，通过从扩展的液体薄层喷射出一薄层液体而飞溅。同样地，我们发现当低粘度液滴飞溅时，薄片的喷射也有延迟。我们展示了如何喷射时间的薄片取决于液体粘度和环境气体压力。
2014-02-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Features of a Splashing Drop on a Solid Surface and the Temporal Evolution extracted through Image-Sequence Classification using an Interpretable Feedforward Neural Network
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
本文报道了一个飞溅的固体表面上的水滴和时间演化的特征，这是通过图像序列分类使用一个高度可解释的前馈神经网络（FNN）与零隐藏层提取。用于FNN的训练-验证和测试的图像序列显示了影响亲水性玻璃基底的毫米级乙醇液滴的早期变形，其韦伯数范围在31-474之间（飞溅阈值约为173）。为了保证图像序列之间的高度相似性，进行了特定的摄像条件和数字图像处理。结果，训练的FNN达到了高于96%的测试准确率。值得注意的是，特征提取表明，训练后的模糊神经网络识别的时间演变的喷射二次液滴周围的空气动力学解除薄片和相对较高的轮廓的主体飞溅下降的功能，而相对较短和较厚的薄片作为一个nonspalling下降的功能。这些功能和它们各自的时间演化的物理解释已被确定，除了在飞溅和非飞溅滴之间的主体的轮廓高度的差异。在这项研究中报告的观察是重要的数据驱动的模拟建模飞溅液滴在固体表面上的影响过程中的变形的发展。
2022-07-03 cs.CV cs.LG physics.flu-dyn
Supressed splashing on elastic membranes
通过调节固体的弹性，可以显著地改变液滴冲击固体表面的动力学特性。最突出的是，与撞击到完全刚性的表面上相比，基底变形导致飞溅阈值的增加，并且因此可以导致飞溅抑制。在这里，我们通过实验确定的飞溅阈值的薄膜上的张力和它的弹性性能的函数的影响。液滴动力学相关的膜变形，这是同时使用激光轮廓测量技术测量。实验结果使我们能够适应目前的飞溅模型，定量显示基板变形如何改变飞溅阈值。
2017-11-15 cond-mat.soft 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
Exploring droplet impact near a millimetre-sized hole: comparing a closed pit with an open-ended pore
该研究通过实验对比毫米级闭合凹坑与开口通孔附近的液滴撞击动力学，发现凹坑旁有飞溅、射流、气泡三种现象且飞溅速度最高达撞击速度7倍，通孔旁仅存两种不连续飞溅状态且飞溅更弱，明确凹坑内空气是影响现象的关键因素。
2015-05-08 physics.flu-dyn
Quantum-Fluctuation-Driven Dynamics of Droplet Splashing, Recoiling and Deposition in Ultracold Binary Bose Gases
液滴对表面的冲击实际上与自然界和工业中的各种领域相关，而由于各种难以控制的因素，对其结果的完全控制仍然具有挑战性。本文提出了在超冷原子平台上对液滴碰撞结果进行量子模拟的方法。具体地说，我们研究了二维玻色-玻色混合物从初始汤斯孤子到量子液滴形成的量子涨落驱动动力学（QFDD）。通过调整初始汤斯态的波动能量，通过其大小和数量，随后的QFDD可以产生各种结果，包括飞溅，反冲和沉积，类似于液滴碰撞动力学。我们利用韦伯数来确定飞溅和反冲的阈值，并进一步建立了反冲区的最大扩展因子和韦伯数之间的普适标度律。此外，我们表明，在沉积制度中的剩余QFDD可以用来探测集体呼吸模式的量子液滴。我们的研究结果揭示了液滴撞击结果的机制，可以在冷原子实验中直接测试，并为在干净和完全受控的量子环境中探索有趣的液滴动力学铺平道路。
2023-02-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wetting effects on the dynamics of droplets and bubbles at surfaces
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫赫尔姆霍兹中心）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
研究润湿性对液滴和气泡动力学的影响，用三维流体体积框架结合动态润湿性模型研究三个基准，模型经实验验证，能准确再现相关动力学过程，表明准确处理动态润湿性对预测此类现象至关重要。
2026-07-16 physics.flu-dyn
It's harder to splash on soft solids
当液滴以高于临界速度撞击干燥、平坦的基板时，液滴飞溅，该临界速度取决于诸如液滴尺寸、粘度和气压的参数。通过成像乙醇滴影响不同刚度的硅凝胶，我们表明，基板刚度也影响飞溅阈值。减少甚至消除飞溅：在最软的基底上的液滴需要比在刚性基底上多70%以上的动能来飞溅。我们表明，这是由于在第一个几微秒的影响软基板的变形所造成的能量损失。我们发现，固体与杨氏模量$\lesssim 100$千帕减少飞溅，在简单的缩放参数。因此，软凝胶和弹性体等材料可以用作简单的涂层，以有效防止飞溅。软基板也作为一个有用的系统，用于测试飞溅形成理论和片材喷射机制，因为它们允许喷射片材的特性独立于液滴的批量冲击动力学进行控制。
2016-09-30 physics.flu-dyn
Controlling the direction and amount of a splash with textured surface
由于飞溅是如此剧烈的过程，人们可能天真地认为液滴喷射的方向和喷射材料的量都无法精确控制。尽管在一天中会观察到无数次，但水滴飞溅是非常不直观的：例如，令人惊讶的是，周围的空气压力决定了水滴在撞击光滑表面时是否会飞溅。在这里，我们描述了一个具有重要实际意义的发现：喷射液滴的方向和数量可以通过表面的纹理来控制。
2010-08-17 physics.flu-dyn
Von Kármán Vortex Street within an Impacting Drop
撞击到液体池上的液滴的飞溅产生一系列不同尺寸的微滴。在高冲击速度下，这些液滴的最重要来源是在冲击开始时从将液滴连接到池的颈部出现的薄液体射流。我们使用超高速视频成像结合高分辨率数值模拟来显示喷出物如何让位于不规则的飞溅。在较高的雷诺数下，其底部变得不稳定，在轴对称的冯卡门涡列中从自由表面将涡环脱落到液体中，从而在形成时破坏喷出物层。
2012-02-29 physics.flu-dyn
Droplet impact on a thin liquid film: anatomy of the splash
我们研究了液滴在短时间内撞击薄液膜的动力学，以确定飞溅形成的机制。利用数值模拟和尺度分析，我们表明，飞溅的形成既取决于惯性动力学的液体和缓冲的气体。确定了两个渐近制度，其特征在于一个新的无量纲数$J$：当气体缓冲是弱的，射流形成后，一系列的气泡被截留和射流速度主要是由雷诺数的影响。另一方面，当空气缓冲很重要时，液滴和液膜下方的气体的润滑控制动力学，导致单个气泡截留和较弱的射流速度。
2015-11-30 physics.flu-dyn
On Liquid Viscosity Effects on Droplet Splash and Receding Breakup on a Smooth Solid Surface at Atmospheric Pressure
本文对大气压下液体粘度对液滴撞击光滑固体表面的影响进行了实验和模拟研究。实验观察到液滴沉积和飞溅之间的阈值的非单调变化。具体而言，临界韦伯数分离沉积飞溅减少，然后增加与增加的Ohnesorge数。分别从Kelvin-Helmholtz不稳定性和Rayleigh-Taylor不稳定性的角度对低粘度区的飞溅和高粘度区的后退破碎现象进行了定性分析。在分析粘性非单调性不稳定性的基础上，通过对以往和现在的实验数据进行拟合，提出了一个新的半经验的液滴飞溅阈值关联式，该关联式的性能优于以往的关联式.
2021-04-08 physics.flu-dyn
Unveiling crown-finger instability of a non-spherical drop impacting a liquid surface
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究揭示非球形液滴撞击液面时冠-指不稳定性，通过数值模拟分析长宽比和韦伯数的影响，揭示液滴形态对溅射动态的关键作用。
2026-01-27 physics.flu-dyn
Splashing phenomena of room temperature liquid metal droplet striking on the pool of the same liquid under ambient air environment
本文研究了室温液态金属液滴撞击大气中相同液体池的流体动力学。为了揭示氧化效应对冲击动力学的影响，进行了一系列的实验。借助高速数码相机记录液滴形状和撞击现象。存储在飞溅结构的冲击能量估计通过一个理论模型和几个形态参数获得的瞬时图像的飞溅。结果表明，RTLM的液滴形状和飞溅形态与水有很大的不同，常温LM池与高温LM池的碰撞动力学也有很大的不同。能量分析揭示了射流高度对流体粘度的高度敏感性，流体同时受到氧化效应和温度效应的影响，从而较好地解释了这一现象。这些基本发现对于RTLM在一系列新兴技术中的应用具有重要意义，例如基于液态金属的喷雾冷却、喷墨印刷电子、界面材料喷涂和涂层、冶金和3D封装等。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Splash control using geometric targets
这个流体动力学视频展示了水滴撞击与水滴直径相等的小几何柱的实验。高速摄影表明，液滴飞溅的动态显着影响的几何边界的目标和手指的形成和液滴破碎的精确控制。
2010-10-14 physics.flu-dyn
Drop impact on wet granular beds: water-content effects on the cratering
本文通过实验研究液滴撞击不同粒径和含水量的湿颗粒床，发现飞溅与成坑行为由基底断裂及撞击、穿透、接触时间尺度的竞争决定。
2024-04-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Physics of drying complex fluid drop: flow field, pattern formation, and desiccation cracks
本综述系统阐述复杂流体液滴干燥的物理机制，涵盖流场、图案形成与干燥裂纹，并分析蒸发驱动流动及参数对沉积结构的影响。
2023-05-30 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
Miscibility and wettability: how interfacial tension influences droplet impact onto thin wall films
实验研究了液滴撞击薄壁薄膜过程中液体润湿性和可渗透性的影响。尽管类似的液体性质和冲击条件，飞溅的限制，冠扩展和上升阶段的持续时间的差异进行了观察。这些差异与液滴/壁膜液体对的界面张力有关，这与它们的可润湿性和可润湿性有关。更准确地说，通过计算冠表面能，我们表明，存储在液滴和壁膜之间的界面（如果有的话）的能量是不可忽略的，并导致较小的冠扩展和需要更多的动能启动飞溅。同样，通过计算修改后的毛细管时间考虑到所有的表面和界面张力，我们表明，界面张力作为一个不可忽略的反冲力，这减少了上升阶段的持续时间。如果考虑到运动中液体质量的变化，则对于不同的壁膜厚度，很好地捕获了该上升阶段的动态。总的来说，液滴/壁膜相互作用可以被看作是惯性毛细管系统，其中液滴和壁膜之间的界面张力在能量储存和冲击过程中的冠动力学中起着重要的作用。此外，该分析强调，粘性损失已经有显着的效果，在冠延伸阶段，通过耗散几乎一半的初始能量的液滴冲击到薄壁膜，最有可能通过影响毛细管时间尺度通过阻尼。
2020-07-15 physics.flu-dyn
Dynamics of a dry-rebounding drop: observations, simulations, and modeling
对干反弹液滴的动力学进行了实验、数值和理论研究。通过我们的计算流体动力学模拟再现了实验结果，从中获得了动能、势能和表面能的时间序列。这些能量的时间序列定量地阐明了干回弹过程中的能量转换和损失。这些结果解释了使用一个假想的弹簧模型和球谐分析。弹簧模型解释了液滴的垂直变形，但不能完全解释能量损失，能量损失的时间不匹配。从液滴的球谐变形的观点出发，发现撞击后液滴的变形是两种振动运动的组合。两种振动运动中的一种是由自由落体产生的惯性运动，另一种是由撞击时液滴底部突然停止而产生的压力波动产生的压力诱导运动。模拟结果证实了冲击时压力波动的存在。压力引起的运动抵抗惯性运动，从而释放液滴的动能。
2018-07-01 physics.flu-dyn
Droplet impact of blood and blood simulants on a solid surface: Effect of the deformability of red blood cells and the elasticity of plasma
本研究通过全血与多种同黏度模拟液的液滴撞击对比实验，证明红细胞的高变形能力是血液呈类牛顿撞击行为的关键，血液模拟液应采用可变形颗粒。
2022-01-18 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Leidenfrost drop impact on inclined superheated substrates
在实际应用中，液滴总是以各种倾角撞击固体壁面。对于Leidenfrost液滴的倾斜冲击，其在其底部表面下具有蒸汽层以防止其与过热基底直接接触，液滴可以几乎无摩擦地沿着基底滑动，伴随着扩展和缩回。为了单独研究这些过程，我们实验观察了乙醇液滴的过热倾斜基板的影响，使用高速成像从两个不同的角度同步。我们首先研究动态莱顿弗罗斯特温度，这主要取决于正常的韦伯数${We}_\perp $。然后将衬底温度设置为足够高以研究莱顿弗罗斯特滴行为。在铺展过程中，液滴始终保持均匀。并且最大扩频因子$D_m/D_0$遵循与大的正常韦伯数${We}_\perp $的幂律依赖性，对于$We_\perp \geq 30$为$D_m/D_0 = \sqrt{We_\perp /12+2}$。在收缩过程中，由于重力作用，具有低冲击速度的液滴变得不均匀。对于滑动过程，所有研究的液滴的停留时间几乎是一个常数，这是不受倾角和$We$数。无摩擦蒸汽层导致无量纲滑动距离$L/D_0$遵循幂律依赖于平行韦伯数$We_\parallel$为$L/D_0 \propto We_\parallel^{1/2}$。在不直接接触基底的情况下，液滴的行为可以分别由${We}_\perp $和$We_\parallel$确定。当撞击速度太高时，液滴破碎成许多微小的液滴，这就是所谓的飞溅现象。在当前参数范围内，临界飞溅标准为$We_\perp…
2020-08-26 physics.flu-dyn
Solidification of liquid metal drops during impact
热的液态金属液滴撞击到冷的基底上，在其随后的扩散期间固化。在这里，我们实验研究的影响，凝固的影响的结果的影响事件。液态锡滴被撞击到不同温度的蓝宝石衬底上。从侧面和下面都可以看到冲击，这为凝固过程提供了独特的视角。在伸展过程中，一种有趣的放射状韧带图案从水滴中心迅速凝固。这种模式决定了溅射的后期形态。滴扩展和韧带形成的定量分析支持缩放参数。最后，提供了作为衬底温度和冲击速度的函数的液滴弹跳、沉积和飞溅的相图。
2019-10-14 physics.flu-dyn
Making superhydrophobic splashes by surface cooling
我们通过实验研究了凝固对飞溅的增强作用。调查水滴在干燥光滑表面上的影响，我们表明，飞溅的过渡速度可以大大减少通过冷却低于液体熔化温度的表面。我们发现，在非常低的温度下（低于$-60 ^\circ \rm C$），飞溅的行为变得独立的表面过冷度，并呈现出相同的特性，在环境温度下的超疏水表面。这种相似性是由于随着表面过冷度的增加，薄层的动态前进接触角增加，从等温亲水到超疏水行为。我们提出，晶体的形成可以影响的动态接触角的薄片，这将解释这一令人惊讶的转变。最后，我们表明，从亲水性超疏水行为的转变也可以定量的喷出物的动力学特征。
2023-02-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Microdroplet impact at very high velocity
研究了水滴直径为12 ~ 100 μ m时，水滴撞击速度为100 m/s的情况。该参数范围涵盖了从毛细管限制到粘度限制的冲击液滴扩散的过渡。所有的测量都没有飞溅;液滴总是轻轻地散布在表面上。最大传播半径进行了比较，几个现有的模型。Pasandideh-Fard等人的模型与测量数据吻合良好，表明表面上方的薄边界层的重要性，其中发生了扩展液滴中的大部分粘性耗散。如通过撞击液滴下的初始空气层所解释的，180度的接触角用作模型输入。
2012-06-08 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
Ferrofluid drop impacts and Rosensweig peak formation in a non-uniform magnetic field
利用高速摄影技术研究了磁流体在非均匀磁场中垂直下落撞击载玻片的过程。根据流体表面接触线的运动和影响扩散液滴高度的峰值（Rosensweig不稳定性）的形成，对结果进行了分类。最大的峰值在扩散液滴的边缘处成核，类似于与常规流体的液滴冲击中的冠缘不稳定性，并且在那里保持较长的时间。影响韦伯数范围从18.0到489，和B场的垂直分量在0和0.37 T之间变化的表面通过改变一个简单的圆盘磁铁的垂直位置放置在表面下方。下落的液滴与25 mm直径磁体的垂直圆柱轴对齐，并且撞击产生Rosensweig不稳定性而没有飞溅。在高磁场强度下，铁磁流体的固定环大约在磁体的外边缘上方形成。
2022-04-12 physics.flu-dyn
Drop impact upon micro- and nanostructured superhydrophobic surfaces
我们的实验研究不同的超疏水表面，由规则的聚合物微图案和粗糙的碳纳米纤维，具有相似的静态接触角的下降冲击动力学。主要控制参数是韦伯数\We和表面粗糙度。在小的\We，即小的冲击速度下，两种类型的基材的冲击演变是相似的，表现出Fakir状态、完全反弹、部分反弹、捕获气泡、喷射和粘性振动水球。在大的\We，飞溅的影响出现形成几个卫星液滴，这是更明显的多尺度粗糙的碳丛林。结果表明，在纳米尺度上的多尺度表面粗糙度在小的\We $\apprle 120$的影响事件中起着次要的作用，但大的\We $\apprge 120$的一个重要的。最后，我们发现环境空气压力的影响是可以忽略的，在探索参数制度\We $\apprle 150$
2009-01-27 physics.flu-dyn
Impacts on viscous fluids: on ejecta, corolla and splashes
我们调查实验和数值模拟的影响，液滴深池的甘油水溶液与可变池粘度和空气压力。通过这种方法，我们能够解决从低粘度液体到几乎固体连续过渡的基板上的跌落冲击。我们表明，从影响点蔓延的通用花冠由两个不同的片，即喷出物片喂的滴液和第二片喂的基板液体，这在单独的时间尺度上发展。这两个片在不同程度上有助于花冠整体动态和飞溅，特别是取决于两种液体之间的粘度比。
2018-12-19 physics.flu-dyn
Scaling of the Splash Threshold for Low-Viscosity Fluids
当我们改变控制参数：液滴冲击速度、液滴半径、粘度、表面张力、密度和气体分子量时，确定低粘度液滴在光滑干燥表面上飞溅的起始环境气体压力。该阈值压力表明，当液滴冲击速度变化时，存在两种不同的状态。通过使用仅三个无量纲数的函数重新缩放数据，常用的雷诺数和韦伯数，以及液滴半径与气体平均自由程的比率，所有数据都被折叠成包含两个区域的单个曲线。
2014-03-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
