受限气泡的连续生成：粘性对重力-毛细夹断的影响

我们研究了在受限几何形状的粘性液体中，从空气浴中连续生成气泡的过程。在我们独创的装置中，气泡借助浮力和放置在腔室中的一个闸门自发产生：该闸门如同一个倒置的漏斗，将空气困在其下方，然后在其尖端连续生成气泡。其动力学特征由气泡生成周期和气泡尺寸作为闸门下方空气量的函数来表征。通过分析在各种参数下获得的数据，在考察了多种耗散可能性后，我们明确指出，气泡生成的动力学由被困空气下方粘性流体中的耗散与浮力引起的重力势能变化之间的平衡所主导，这展示了量纲分析即使在复杂情况下也具有潜力。此外，我们发现了一种新型的夹断条件，令人信服地解释了气泡尺寸：在当前情况下，粘性起着至关重要的作用，这与重力与毛细力竞争的经典Tate机制不同，揭示了低雷诺数下夹断的普遍机制。因此，本研究显著且根本性地推进了我们对气泡生成和夹断的认识，其成果与许多领域的广泛应用相关。特别是，本研究通过放大系统尺度来理解物理原理，同时不损失低雷诺数流动的特性，为微流控领域展示了一条有前景的途径。