薄片中的孔洞：排液液膜的双阈值破裂机制
流体动力学
2026-03-31 v5
摘要
经典破裂归因于在纳米厚度下起作用的分子（范德瓦尔斯）力。然而，微米厚的液膜经常在远超这些分子力作用尺度的条件下穿孔，但决定其是破裂还是愈合的机制仍不清楚。通过对夹带气泡（空腔）的排液薄片进行直接数值模拟，我们表明，只有当跨越一个确定性的双重阈值时，才会发生不可逆破裂：(i) 向外的驱动力（来自气流或惯性）足够强，且 (ii) 空腔变形足够大。如果任一条件未满足，表面张力将使空腔愈合并使薄片重新封闭。该过程的时间由惯性与粘性之间的平衡决定——对于惯性主导的薄片较快，对于粘性主导的薄片较慢。这种双重阈值机制解释了为何微米级厚度的液膜会穿孔，并为预测和控制喷雾形成过程、波浪破碎和呼吸液膜中的破裂提供了实用的控制选项——驱动强度和缺陷几何形状。
引用
@article{arxiv.2509.12789,
title = {Holes in Sheets: Double-Threshold Rupture of Draining Liquid Films},
author = {Ayush K. Dixit and Chunheng Zhao and Stéphane Zaleski and Detlef Lohse and Vatsal Sanjay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.12789},
year = {2026}
}