液滴包裹气泡：液滴扩散动力学与包裹时间的研究

异相颗粒之间的三相相互作用，尤其是液滴向曲面流体界面扩散的动力学，仍不足以为人所理解。本研究结合格子玻尔兹曼模拟、高速成像和理论标度，系统研究了气泡被升落的油滴在不可相容介质中的碰撞与包裹过程。我们系统性地变更流体属性、液滴对气泡大小比例和碰撞配置，以量化其对包裹时间和流动演化的影响。过程分为四个阶段：碰撞/膜排水、包裹、变形和复合上升。结果表明，包裹时间随粘度指数增长，并受到扩散系数So的强烈调制——该系数决定界面张力的不平衡。较高的So值增强毛细作用驱动的扩散，缩短包裹时间；较低的So值导致耦合变形-重塑行为，引发气泡速度和形状演化的振荡。对于低粘度滴液（Oh<0.1），颈部生长速率遵循经典幂律关系，指数为0.44-0.5，取决于大小比。我们识别了球形与变形 regimes 的转移。我们的理论分析揭示，在低Böhner数（Bo<0.11）下，扩散速度随粘度-毛细速度比例；在变形区（0.11<Bo<2.2），包裹时间遵循毛细-重力时间尺度。有趣的是，较小的液滴在等大小碰撞中加速包裹，但在大小不匹配的碰撞中延迟包裹，尽管初始颈部生长更快。这一发现为三相相互作用提供了新的机制性见解，为气体漂浮和界面微流体学中的包裹过程优化提供了指导。