Dynamics of a dielectric droplet suspended in a magnetic fluid in electric and magnetic fields
对悬浮在磁流体中的介电液体微滴在电场和磁场作用下的行为进行了实验研究。随着电场的增大，液滴变形为扁椭球、圆环和弯曲圆环。随着电场的进一步增加，液滴的爆裂也被揭示出来。观察和研究了变形液滴的电旋转现象。研究了外加磁场对液滴动力学的影响。液滴动力学的主要特点进行了解释和理论研究。
2012-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A transient solution for droplet deformation under electric fields
提出了一种定量描述直流电场作用下液滴变形的瞬态分析方法。完整的泰勒-梅尔彻漏电介质模型被认为是有限的电荷弛豫时间。假设液滴在所有时间都是球形的。的主要结果是一个常微分方程的液滴纵横比的演变。该模型进行了验证，通过广泛比较预测变形与以前的理论和数值研究，并与实验数据。此外，系统地分析了参数和应力对变形特性的影响，利用其贡献的显式公式。该理论框架可以扩展到研究类似的问题，例如，囊泡电变形和弛豫。
2012-10-30 physics.flu-dyn
Effect of uniform electric field on the deformation of a 2D liquid droplet in confined simple shear flow
在本研究中，我们研究了一个物理系统的电流体动力学，其中一个牛顿介电液体柱或液滴悬浮在另一个牛顿介电液体介质中，存在一个简单的剪切流。考虑到泄漏介质和理想介质两种情况，我们对平行平板结构中液滴变形的基本特征进行了二维数值求解。对于一个完美的介电系统，这项研究表明，变形特性遵循单调以及非单调变化与域限制取决于液滴和周围流体的介电常数比的值。对于漏电介质系统，小电导率的存在进一步改变了变形特性，并且在低电场强度下，变形随约束单调增加。相反，在较高的电场强度下，变形参数随畴限呈非单调变化。此外，在受限区域内，电场强度对形变参量的瞬态演化也有显著的影响，即形变参量的稳态值和稳态时间。最后，本文的分析表明，在存在电场的情况下，畴限制显著增大了变形参数，导致可能的液滴破碎现象。从目前的研究中，值得一提的是，域限制可用于调制液滴形态，其在现代基于液滴的微流体装置中具有潜在的应用。
2018-05-23 physics.flu-dyn
Electric field effects on the collision efficiency of uncharged water droplets in a linear flow
本研究探讨线性压缩流中电场对不带电水滴碰撞效率的影响，发现电场强度、几何形状、非连续效应及范德华力共同决定碰撞效率。
2025-05-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Tandem droplet locomotion in a uniform electric field
在均匀电场中，孤立的电中性液滴不会受到净力。然而，液滴对可以响应于场诱导的偶极和流体动力学相互作用而移动。如果液滴是相同的，则这对液滴的质心保持固定。在这里，我们表明，如果液滴有不同的属性，对经历一个净运动由于非互易相互作用。我们分析的三维液滴轨迹渐近理论，假设球形液滴和大的分离，和数值模拟的基础上的边界积分方法。取决于液滴中心线相对于所施加的场方向的初始取向，动力学可以是相当复杂的。液滴倾向于朝向具有平行于或垂直于所施加的场方向的中心线的配置迁移，同时接触或无限期地分离。我们阐明了这些不同交互场景发生的条件。有趣的是，我们发现，在某些情况下，液滴可以形成一个稳定的对（串联），平移平行或垂直于所施加的磁场方向。
2022-07-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Deformation transients of confined droplets within interacting electric and magnetic field environment
本文针对受限域中泄漏介电液滴的电磁流体动力学行为，构建小变形近似下的解析模型，揭示磁场方向对液滴变形的调控作用，提出磁判别函数并阐明变形滞后的影响参数。
2023-05-02 physics.flu-dyn
Shape oscillations of a charged diamagnetically-levitated droplet
研究了半径为4.5-7.5 mm的荷电抗磁悬浮水滴的荷电特性对其简正模频率的影响。这种技术使我们能够悬浮几乎球形的液滴，因此直接比较测量的振动频率的前七个模式的带电液滴与理论值计算的瑞利勋爵，我们发现很好的协议。
2012-01-25 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamics of a pair of leaky dielectric droplets on the solid substrate: A lattice Boltzmann study
本研究用格子玻尔兹曼方法模拟基底上漏电介质液滴对，发现水平电场下五种吸引模式、垂直电场下三种排斥模式，并揭示润湿性、介电常数比等对聚并与悬浮的影响。
2025-08-10 physics.flu-dyn
Universal scaling law for electrified sessile droplets on a lyophilic surface
本文在润滑近似下证明亲液表面上带电固着液滴的临界电场与体积满足指数为-1的普适幂律标度关系，并用总自由能最小化解释其成因。
2023-12-02 physics.flu-dyn
Controlling the dynamics of an electric-field-driven droplet on a lubricant-infused micropillar surface
National Microgravity Laboratory, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所国家微重力实验室）；Department of Mechanical Engineering, University College London（伦敦大学学院机械工程系）；School of Engineering Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学工程科学学院）；Institute for Multiscale Thermofluids, School of Engineering, The University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院多尺度热流体研究所）；Chair of Building Physics, Department of Mechanical and Process Engineering, ETH Zürich (Swiss Federal Institute of Technology in Zürich)（苏黎世联邦理工学院机械与过程工程系建筑物理系）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础科学与数学学院）
本文开发了能捕捉界面流与电动力学相互作用的格子玻尔兹曼方案，结合模拟与解析计算建立了微柱LIS上电场驱动液滴的力的定量模型，可准确捕捉液滴动力学，有望实现液滴的精确控制。
2026-08-14 physics.flu-dyn
Emulsion Electrocoalescence in microfluidics: impact of local electric fields
本研究通过微流控实验探究静态条件下电场对水滴对聚结的影响，发现油相电阻控制电聚结起始，局部电场增强与配方及电极间水滴数量相关，为微流控操作合理化提供理论基础。
2024-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Continuous motion of an electrically actuated water droplet over a PDMS-coated surface
本研究通过实验与电场-流体全耦合仿真，揭示了开放式EWOD构型下PDMS涂层表面电驱动水滴的三阶段连续运动规律，明确了体积、电压及接触线摩擦对运动的影响。
2023-04-30 physics.flu-dyn
Effect of an electric field on a Leidenfrost droplet
我们实验研究了莱顿弗罗斯特液滴和加热基板之间施加的电场的效果，它是悬浮。我们量化的电Leidenfrost效应通过成像的液体-蒸汽和蒸汽基板界面之间的干涉条纹。电压的增加引起蒸汽层厚度的减小。在某一临界电压以上，莱顿弗罗斯特效应被抑制，液滴开始沸腾。我们的研究的特点是这种方式来控制和/或避免莱顿弗罗斯特效应，这是不可取的，在许多领域，如冶金或核反应堆安全。
2012-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Influence of Electrohydrodynamic on Droplet Stability in Leaky Dielectric Media
INSA Rouen Normandie, Univ Rouen Normandie, CNRS, Normandie Univ, CORIA UMR 6614（鲁昂诺曼底大学）；Institut Universitaire de France（法国高等研究院）
研究介电液体液滴在均匀电场下的变形动力学及内部电流体动力流，通过阴影成像和三维拉格朗日粒子追踪等方法，明确了不同电场强度下硅油滴在蓖麻油中的行为状态及相关特性。
2026-07-27 eess.SP physics.class-ph physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic interaction between droplet pairs in confined shear flow
本文对剪切流场中两个可变形液滴之间的电流体动力相互作用进行了数值和渐近分析。考虑到这两个阶段作为漏电介质，我们进行了数值模拟，研究在均匀电场的存在下，沟道约束的效果上的液滴轨迹。在本分析中确定了两种重要的运动，即（i）反向运动和（ii）通过运动。研究表明，通过调节施加的电场的强度，可以将越过运动转换为反向运动，反之亦然。由于系统的不同电特性的变化，液滴迁移模式的这种转换在受限域中也是可能的。本数值模型还能够根据分离两个液滴的初始距离来预测单个液滴的轨迹的图案。例如，较小的初始距离导致反向运动，而当液滴之间的距离显著大时预测经过运动。然而，液滴的最终位置被发现是独立于它们的初始位置。有趣的是，发现电场的存在在一定程度上防止液滴聚结，这取决于其强度，从而使乳液稳定。小变形的渐近模型也被开发的假设下，可以忽略的流体惯性支持的数值结果的极限情况下的无界流。目前的研究成功地提出了一种新的技术来预测微通道中的液滴系统的精确位置，以及电场如何可以用作调制乳液中的液滴轨迹的工具。
2018-06-21 physics.flu-dyn
On relative contribution of electrostatic and aerodynamic effects to dynamics of a levitating droplet cluster
给出了新的实验结果及其物理分析，以阐明相对稳定的自排列液滴团悬浮在局部加热的水面上的行为。两个相反方向的外部电场导致团簇中液滴的冷凝生长速率显著增加。实验数据被用来估计一个小的电荷的单个液滴和吸引力的极化液滴的水层。它被证实，液滴之间的相互作用是由空气动力。
2019-01-09 physics.flu-dyn
Electro-Coalescence Fireworks
电聚结是将电场施加到聚结流体上。以下流体动力学视频显示了液滴在嵌入粘性介质并受到非常高的电场的影响时聚结成流体浴。电应力在液滴顶点的集中使其破裂。液滴是甘油，粘性介质是硅油。
2009-10-09 physics.flu-dyn
Electric-field induced droplet vertical vibration and horizontal motion: Experiments and simulations
本研究利用介电润湿和静电感应技术，在单一装置上实现了液滴的垂直振动与水平运动，并通过实验和理论模型揭示了电压对振动及运动的影响机制。
2023-09-02 physics.bio-ph physics.flu-dyn q-bio.QM
Electrohydrodynamics of compound droplet in a microfluidic confinement
本文研究了均匀电场作用下微通道内双重乳状液的动力学。本文采用相场法研究了两平行平板电极间的复合液滴的非平凡电流体动力学。在流体惯性可以忽略不计和形状变形小的假设下，还开发了一个渐近模型来预测在无限悬浮介质的极限情况下的瞬态以及稳态液滴动力学。所涉及的相位被假定为理想电介质或漏电介质。随后的研究表明，形状变形的任何一个界面的液滴增加的通道限制的一个完美的介电系统的上升。然而，对于漏电介质系统，内部液滴和外部液滴的变形可以增加或减少取决于系统的电性能（电导率和介电常数）的沟道约束的上升。本研究进一步考虑了内部液滴偏心率的影响。取决于系统的介电常数和电导率的相对大小，如果偏心定位，则内部液滴可以表现出来回或简单的平移运动。可以看出，在通道限制的增加导致内液滴的平移运动，从而使其运动独立于任何电气性能。由于复合液滴模型近似地模拟了细胞的结构，因此预计当前的研究将对预测外部施加的电场对任何流体限制中的细胞的动力学的影响产生重大影响，因此具有在医学诊断领域中广泛应用的潜力。
2018-08-13 physics.flu-dyn
Competitive electrohydrodynamic and electrosolutal advection arrests evaporation kinetics of droplets
本文报道了在电场环境中悬滴蒸发动力学的抑制现象。通过实验研究了横向交流电场作用下导电盐溶液悬滴的蒸发动力学。已经观察到，虽然场强度的增加阻止了蒸发，但场频率的增加具有相反的效果。同样的解释了极性水中离子的溶剂化动力学。理论分析表明，改变表面张力和扩散驱动的蒸发模型不能预测停滞或减速的蒸发。借助粒子图像测速仪，观察到电场对液滴内循环速度的抑制作用，这种抑制作用直接影响蒸发速率。提出了一个数学定标模型来量化电流体动力学循环，对流和电溶质平流对液滴蒸发动力学的影响。分析包括主要的管理参数，即。热和solutal Marangoni数，电流体动力学数，电普朗特和电施密特数和它们各自的贡献。结果表明，电场抑制了蒸发过程中的Marangoni效应，从而降低了蒸发速率。此外，电溶质马兰戈尼效应进一步抑制了内部平流，这再次以更大的比例阻止了蒸发速率。稳定性分析表明，电体力阻碍了这种液滴内的稳定的内循环和逮捕平流。
2018-07-07 physics.app-ph physics.flu-dyn
Surfing Liquid Metal Droplet on the Same Metal Bath via Electrolyte Interface
我们报道了一种现象，当施加一个电场梯度穿过液态金属/电解质界面时，同一液态金属的液滴可以持续地在界面上冲浪而不聚结。中间溶液的薄层将液滴与直接金属接触分开并提供悬浮力，这是这种冲浪效应的原因。测量了该溶液膜的电阻，并进一步从理论上计算了膜厚。悬浮状态可以通过受控方式打开和关闭的事实为可靠地操纵液态金属液滴铺平了道路。
2017-07-05 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
An electro-hydrodynamics modeling of droplet actuation on solid surface by surfactant-mediated electro-dewetting
本文提出了一种电流体力学模型，描述外部电场下含离子表面活性剂的细长液滴在润湿表面上的动态演化，并利用润滑理论与数值模拟揭示电场通过调控表面活性剂分布来控制去润湿、再润湿和液滴移动的机制。
2023-06-29 math.AP physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann modeling of cholesteric liquid crystal droplets under an oscillatory electric field
我们数值研究了准二维胆甾相液晶液滴在随时间变化的电场中以恒定角速度旋转的动力学行为。还引入了位于液滴界面处的表面活性剂以防止液滴聚结。动力学建模的混合数值方法，其中一个标准的格子玻尔兹曼技术解决了纳维-斯托克斯方程和有限差分格式集成的液晶和表面活性剂的演化方程。我们的研究结果表明，一旦该领域被打开，液晶旋转相干触发并发轨道运动的两个液滴围绕对方，由于动量转移到周围的流体的效果。此外，拓扑缺陷，从内的液晶的冲突取向的下降，表现出一个混乱的胆甾类运动与高间距，在对比度与规则的一个发生沿向列型下降中观察到的圆形轨迹。发现这种行为取决于所施加的场的大小和频率以及液晶在液滴界面处的锚定。通过测量流体和液滴在不同频率的外加场下的角速度来定量评估这些发现。
2023-03-10 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Charged drop impinging on particles dispersed over a metallic plate: A method of particle cleaning
本文提出利用针-板电极产生带电液滴以清洁金属板表面颗粒，并通过高速成像揭示电势、颗粒性质及静电力对液滴撞击、铺展和颗粒去除的影响。
2024-06-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Transient Electrical Response Beyond Quasistatic Capacitance at Mechanically Excited Droplet--Dielectric Interfaces
Electrosoft labs LLP；School of Mechanical and Materials Engineering, IIT Mandi（印度技术学院曼迪分校机械与材料工程学院）
该研究发现机械激发液滴-电介质界面的瞬态电响应无法用准静态可变电容模型解释，揭示其由液滴电流体动力学与电介质界面极化的耦合作用主导。
2026-08-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A phase field model for droplets suspended in viscous liquids under the influence of electric fields
本文提出PNP-NS-CH相场模型描述电场下粘性流体中带电液滴，推导净电荷动态与漏电介质两种近似，通过渐近分析与数值模拟揭示极化力主导洛伦兹力，界面电容抑制液滴变形。
2023-05-17 cs.NA math.NA 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
Control and modulation of droplet vaporization rates via competing ferro- and electro-hydrodynamics
对微流体液滴的蒸发动力学的修改和控制可能在若干科学和技术应用中具有强烈的实用意义。本文报道了在相互竞争的内部电流体动力学和铁流体动力学平流的影响下，对悬垂液滴蒸发动力学的控制。进行了实验和理论研究，并建立了使用正交电和磁刺激的导电和顺磁流体液滴的汽化动力学的变形。对观测结果的分析表明，与磁场相比，电场具有支配性的影响。虽然注意到磁场有助于蒸发速率，但观察到电场使其减速。无论是蒸汽扩散为主的动力学，也没有领域引起的修改表面张力可以解释所观察到的蒸发行为。液滴内的速度测定显示了很大程度上修改的内部铁和电流体动力学平流，这是指出的关键的机制，对修改的蒸发率。提出了一种数学处理，并考虑到所发挥的作用，由管理哈特曼，电流体动力学，相互作用，热和溶质马兰戈尼，和电和磁普朗特和施密特数。据观察，变形的热和溶质Marangoni数的电磁相互作用数对变形的平流动力学起着主导作用。该模型能较准确地预报内平流速度。这些发现可能对微流体动力学传输范例中的汽化动力学的智能控制和调谐具有重要的意义。
2020-06-01 physics.app-ph physics.flu-dyn
Interplay of electro thermo solutal advection and internal electrohydrodynamics governed enhanced evaporation of droplets
本文从实验上揭示并从理论上建立了电场对悬滴蒸发动力学的影响。结果表明，盐水悬垂液滴的蒸发动力学可以通过施加外部交变电场来增强。蒸发行为是调制的电场强度和频率的增加。经典的扩散驱动蒸发模型被发现在预测改善的蒸发速率不足。场约束引起的表面张力的变化不足以解释观测到的物理现象。因此，内部的液滴的流体动力学探测采用粒子图像测速仪。结果表明，电场诱导了内部平流的增强，从而提高了蒸发速率。提出了一个缩放的分析模型，以了解内部电流体力学，电介质和电溶质效应的作用。稳定性图显示，平流是由几乎同样的液滴内的electrosolutal和dielectric效应。该模型能够说明所发挥的影响，由管理热和solutal Marangoni数，电普朗特和电施密特数，以及相关的电流体动力学数。该模型能较好地预测内环流的大小，验证了所提出的机理。
2019-02-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Electric-field-induced turbulent energy cascade in an oil-in-oil emulsion
我们观察到电流体动力驱动的湍流在低雷诺数的双流体乳液组成的微米级液滴。在存在电场的情况下，液滴产生相互作用的流体动力学流动，这导致在比单个液滴的尺寸大得多的空间尺度上的动态组织。我们的特点与这些结构的动态视频成像和同时，在原位，测量的时间变化的体积雷诺应力与流变仪。结果表明，在空间和时间的能量谱标度不变性。
2014-12-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Deformation modes of an oil-water interface under a local electric field: From Taylor cones to surface dimples
流体界面在足够强的电场下分解，导致电流体动力学（EHD）尖端流。泰勒锥，从锥尖的尖端发射带电液滴，是EHD不稳定性中最突出和研究最充分的例子。在液-液系统中，可以观察到比简单的泰勒锥更复杂的界面变形模式，界面被推离电极，并且从凹坑的边缘出现额外的锥结构。在这篇文章中，我们调查这些变形模式背后的机制，实验和数值模拟，并证明液滴的存在触发界面处的凹坑。为了表征基本过程，我们用具有规定电解质体积流量的中空金属针代替针电极。浸没式电喷雾将具有不同离子浓度的KCl水溶液的液滴引入具有不同粘度的硅油中。通过测量相应的电流和光学调查的界面变形，我们研究了系统响应的离子浓度，粘度，外加电压以及流速的变化。除了实验，我们使用有限元求解器和计算由于油相中的液滴的电荷传输。进一步计算了流场、电势分布和界面变形。在我们的模型与粒子跟踪测速数据的油相内的流动校准后，我们重现实验观察到的酒窝在液-液界面。总之，这项工作突出了当液-液界面暴露于局部电场时观察到的复杂动态模式的带电液滴的重要性。
2022-01-04 physics.flu-dyn
Predictive Criteria for Electrospray-Assisted Droplet Dynamics in Aerodynamic Flow Fields
本文耦合 OpenFOAM RANS 与降阶拉格朗日粒子模型，模拟气动流场中带电液滴轨迹，并提出逆流临界电场预测准则及控制权限图。
2025-09-15 physics.flu-dyn
Controlling wetting with electrolytic solutions: phase-field simulations of a droplet-conductor system
不混溶两相系统的润湿特性在从芯片实验室设备到现场规模的石油开采的广泛应用中至关重要。人们早就知道，有效的润湿性能可以通过施加电场来改变;这种现象被称为电润湿。在这里，我们从理论上和数值上考虑位于（绝缘）导体上的单个液滴，即，在电容器内。液滴由没有溶质的纯相组成，而周围的流体含有对称的单价电解质，并且它们之间的界面是不可渗透的。利用非线性Poisson-Boltzmann理论，我们提出了一个理论预测的表观接触角的依赖于所施加的电势。然后，我们提出了良好解决的动态模拟的电润湿使用相场模型，其中整个两相电动力学问题，包括双电层（EDLs），得到解决。模拟结果表明，虽然接触角在小于EDL的尺度上不受施加电场的影响，但在超过EDL的尺度上形成表观接触角。该接触角随时间向饱和的表观接触角松弛。接触角对外加电势的依赖性与理论预测相符。唯一的唯象参数的预测只取决于两个阶段之间的渗透率比。基于所得到的统一描述，我们得到了一个有效的表达式的接触角，可用于更宏观的数值模拟，即电动力学问题没有完全解决。
2018-05-03 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Electromagnetic field orientation and dynamics governs advection characteristics within pendent droplets
本文报道了电场和磁场方向对盐溶液悬滴内部平流模式和强度的支配作用。文献显示溶质平流驱动基于盐的液滴内的循环细胞。流动可视化和测速表明，所施加的场的方向控制循环速度的增强/减小和液滴内部循环的方向性。此外，应当注意，虽然磁场增大循环速度，但电场导致循环速度的劣化。运用电磁流体力学的概念，提出了一种基于斯托克斯流函数的场介导速度的数学模型。该模型被发现揭示的作用和程度的依赖于执政的哈特曼，斯图尔特，雷诺数和增田数。观察到的理论预测与实验的平均时空速度是很好的协议。目前的研究结果可能有很强的影响，在微尺度电和/或磁流体力学。
2018-07-07 physics.app-ph physics.flu-dyn
Electrohydrodynamics of dielectric droplet collision with variant wettability surfaces
本文通过实验与半解析模型研究介电液滴在电场中撞击超疏水及亲水表面的动力学，揭示回弹抑制、各向异性回缩、指状失稳与最大铺展规律。
2020-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrophoretic motion of a liquid droplet with Brinkman-screened internal hydrodynamics
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文发展了球形多孔液滴电泳理论，通过Brinkman-Debye-Bueche方程描述内部流动，推导了任意Debye层厚度下的闭式迁移率表达式，揭示了渗透率对迁移率的非单调影响。
2026-06-29 physics.flu-dyn
Bouncing, Helical and Buckling Instabilities During Droplet Collision: Newtonian and Non-Newtonian Liquids
在这段视频中，光线跟踪数据可视化技术被用来获得真实和详细的液滴碰撞过程中的流动运动。比较了牛顿流体与非牛顿流体碰撞结果的差异。提出了液滴碰撞的各种类型，包括弹跳、聚结和拉伸分离。由于剪切力引起的等效粘度降低，剪切变稀液滴间的气膜比牛顿流体薄。在Weber数和碰撞参量图中，由于较薄的气膜促进了聚并，剪切稀化液体的弹跳区面积较小。在拉伸分离的韧带/螺纹断裂过程中，识别出两种不稳定性，螺旋和屈曲不稳定性。螺旋不稳定性类似于粘性旋转液体射流，而屈曲不稳定性类似于聚合物溶液的带电液体射流。
2012-10-15 physics.flu-dyn
Electrothermally induced flow in AC EWOD droplet
我们展示了一种新的方式产生的电流体动力学运动下的交流电润湿液滴内部。使用非常低的施加电压（10<V），可以在液滴中产生强烈的振荡运动。由于经由施加的电场将焦耳加热施加到流体主体中，因此产生交流电致动（ACET）致动。基于操作参数和几何参数的参数研究进行了实验和数值模拟。在参数的操作范围内，可以在液滴内部产生mm/s量级的高流体速度。通过优化技术可以预期流体运动的进一步改善。分析结果可作为设计高效液滴式微混合器的有效工具。
2018-09-13 physics.flu-dyn
Optical manipulation for studies of collisional dynamics of micron-sized droplets under gravity
提出了一种新的实验技术，用于产生和成像微米级液滴在重力作用下沉降的碰撞。一对甘油液滴通过两个光阱悬浮在空气中。液滴相对速度由液滴尺寸决定。通过使用两个光阱定位液滴来精确控制碰撞参量。通过使用电光光调制器关闭捕获光来释放液滴。沉降液滴的运动然后由两个同步的高速相机以高达63 kHz的帧速率捕获。该方法允许液滴碰撞的直接成像，而不受捕获力施加的光学限制的影响。该方法将有助于有效地研究中性以及带电液滴的微观物理及其与光、电场和热力学环境（如温度或蒸气浓度）的相互作用。
2017-03-31 physics.flu-dyn physics.ins-det physics.optics
Pump-driven droplet electrohydrodynamics: deformation, pinch-off and recoalescence
本文提出热力学一致的相场框架耦合电扩散与流体流动，揭示界面离子泵通过内部驱动机制有效控制液滴的变形、夹断、再聚结及分选。
2025-09-11 physics.flu-dyn
Nonlinear electrohydrodynamics of a viscous droplet
G.I.Taylor的一个经典结果是，置于均匀电场中的液滴会变成长球形或扁球形，其与所施加的电场轴对称地对齐。我们报告了一个不稳定性和破坏性的过渡到倾斜取向，稳定和不稳定的形状在强磁场。我们的实验揭示了新颖的液滴行为，如翻滚，形状振荡，混沌动力学，即使在蠕动流条件下。一个理论模型，其中包括各向异性的极化弛豫由于下降asphericity和电荷对流由于下降的流动性，阐明了丰富的非线性动力学的源的界面流动和充电的相互作用。
2013-01-23 nlin.CD physics.flu-dyn
A nonlinear small-deformation theory for transient droplet electrohydrodynamics
悬浮在另一种液体中的粘性液滴在外加电场作用下的变形是一个经典的多相流问题，可用Melcher-Taylor漏电介质模型来描述。该模型的主要假设是，系统中的任何净电荷都集中在两种液体之间的界面上，作为欧姆电流从本体跳变的结果。在施加场时，液滴可以获得稳定的扁长形或扁圆形形状，其内部和外部都具有环形循环流动，该环形循环流动是由于场对表面电荷分布的作用而由界面上的切向应力引起的。自从\cite{taylor1966}的开创性工作以来，已经有许多计算和理论研究来预测实验中测量的变形。然而，大多数现有的理论模型，或者忽略了瞬态电荷弛豫或非线性电荷对流的界面流动。在这项工作中，我们开发了一种新的小变形理论精确到二阶电毛细数${O}(Ca_E^2)$完整的Melcher-Taylor模型，包括瞬态电荷弛豫，电荷对流的流动，以及瞬态形状变形。本文的主要结果是推导出了感应电多极子的耦合演化方程和基于球谐函数描述形变的形函数。我们的研究结果，这是与以前的模型在适当的限制是一致的，完全非线性数值模拟的基础上轴对称边界元制剂和现有的小变形制度的实验数据显示出良好的协议。
2016-05-16 physics.flu-dyn
Electrotaxis of self-propelling artificial swimmers in microchannels
本文研究活性液滴在微通道中的趋电行为，结合实验与流体动力学模型揭示电场、电泳及壁面作用如何诱导U形转弯和逆流轨迹转变。
2024-01-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Polarity-dependent electro-wetting or -dewetting on a conductive silicon substrate
我们演示了液滴操纵使用电信号诱导液体在空气中的亲水性导电基板上润湿或去湿，而不添加层。在这种现象中，通过使用离子表面活性剂介导的液滴，接触角改变超过15°或-20°，其中只有\pm 3伏的致动电压。
2023-03-04 physics.flu-dyn
Nanodroplet Flight Control in Electrohydrodynamic Redox 3D Printing
针对电流体动力学3D打印中电场集中导致液滴落点偏离的问题，本文通过打破电场中心对称性并结合FEM建模揭示尺寸—电荷乘积对轨迹的支配作用，进而优化打印路径以制造高复杂度结构。
2023-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Shape of a droplet on a surface in the presence of an external field and its critical disruption condition
本研究提出理论模型并结合有限元与梯度下降算法，求解外场中液滴平衡形状，并给出接触角随归一化体积变化的普适临界破裂条件（指数1/2），主曲线与实验和数值结果高度吻合。
2024-05-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A spectral boundary integral method for simulating electrohydrodynamic flows in viscous drops
提出一种谱边界积分方法，利用球谐展开和综合电荷输运模型模拟均匀电场中液滴的电流体动力学，通过加权球谐展开解决低粘度液滴的数值振铃问题，并在Taylor和Quincke电旋转区域验证了其有效性。
2022-10-10 physics.flu-dyn
Analytical prediction of electrowetting-induced jumping motion for droplets on textured hydrophobic substrates: Effects of the wetting states
该研究基于能量守恒建立闭式与统一公式，解析预测平面及纹理疏水表面上 Cassie-Baxter 与 Wenzel 状态液滴的电润湿诱导跳跃速度。
2020-07-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Faraday waves under perpendicular electric field
本文统一了垂直振荡与电场对流体表面的效应，分析其对不稳定性的影响，并提出了在行走液滴中的应用可能。
2020-02-13 physics.flu-dyn
Translation-deformation coupling effects on the Rayleigh instability of an electrodynamically levitated charged droplet
使用悬浮在AC四极阱中的带电液滴的高速成像实验观察到的瑞利裂变过程的分裂路径被示出为通过在向上的方向上喷射射流（即，与重力方向相反）。为了解释这一典型的实验观察，我们进行了数值计算的基础上考虑惯性液滴悬浮电动使用四极电场的边界元法。模拟结果表明，重力引起的向下移动的陷阱中的下降的平衡位置导致显着的，大幅度的形状振荡叠加在中心的质量振荡的下降。这里的一个重要的观察是，由于所施加的四极场的形状振荡，导致足够的变形，作为触发器的不稳定性低于瑞利极限的发病，从而承认亚临界不稳定性。阱内的液滴的质心振荡遵循所施加的频率，与所施加的AC信号异相。因此，形状变形和液滴的动态位置的组合效应导致不对称分裂，使得瑞利裂变经由在变形液滴的北极处的喷射向上发生。
2021-06-12 physics.flu-dyn
Thermal transport characteristics of impinging ferrofluid droplets in the presence of a magnetic field
本研究通过计算建模探究磁场对铁磁流体液滴撞击加热表面的影响，发现磁场增大最大铺展直径和接触时间，抑制弹跳，从而增强热输运效率，可用于热开关设计。
2025-08-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrowetting diminishes contact line friction in molecular wetting
我们使用大规模的分子动力学来研究在无滑动基板上的水和电解质的电润湿的三相接触线的动力学。在所施加的静电势下，接触线处的线摩擦减小。对于不同尺寸的液滴以及对于纯水和电解质溶液液滴，效果是一致的。我们分析了接触线处的电场，以显示它如何帮助离子和偶极分子推进接触线。在没有电场的情况下，基底和液体之间的相互作用具有非常短的范围，主要影响液体分子的底部固定层，这导致高摩擦，因为移动分子不被拉向表面。在电润湿中，电场在较长范围内吸引带电和极性分子，这减小了摩擦。
2020-06-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Self-Propelled Droplet Transport on Shaped-Liquid Surfaces
少量液体在固体表面上的传输受到液体和固体之间接触所引起的运动阻力的抑制。为了克服这种阻力，可以通过电场中的梯度从外部驱动运动，但是这些都不方便地涉及外部能量的输入。或者，梯度的物理形状和润湿性-仙人掌刺的圆锥形，以创建自推进运动。然而，迄今为止，这种自推进运动在克服液体与固体接触的运动的固有阻力方面的成功有限。在这里，我们提出了一个简单的解决方案，在成形的液体表面的形式，在一个长度尺度的固体地形结构提供了一个较小的长度尺度的液体保形层的基础。这种双长度尺度使得具有超疏水特性的光滑表面成为可能。结合异质形貌，它提供了液体对液体润湿性的梯度，具有最小的运动阻力和长距离定向自推进液滴输送。此外，液-液接触使得即使当衬底被倒置时也能够捕获和输送撞击液滴。这些设计原理对于微流体中的液滴传输、自清洁表面、雾收集和热传递非常有益。
2019-08-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
