液滴冲击尺度统一理论：力量与最大扩散直径

液滴冲击刚性表面的动力学——在自然界和技术中广泛存在——强烈取决于滴液的速度、其尺寸以及材料特性。主要特征是滴液对表面的作用力及其最大扩散半径。关键问题是：它们如何依赖于（无量纲）控制参数，即韦伯数 $We$（无量纲化动能）和奥hentzumber $Oh$（无量纲化粘度）？本文在 $1\le We \le 10^3$ 和 $10^{-3}\le Oh \le 10^2$ 的巨大参数范围内进行直接数值模拟，特别发展了一种统一的理论方法，灵感来自于面向壁边界湍流的格劳恩-洛赫斯理论 [J. Fluid Mech. 407, 27 (2000); PRL 86, 3316 (2001)]。关键思想是将能量耗散率划分为冲击过程的不同阶段，其中不同物理机制占主导。该理论能够一致且定量地解释 $We$ 和 $Oh$ 对最大冲击力和最大扩散直径的依赖，涵盖巨大的参数空间。它也阐明了为何即使对于低粘度滴液（低 $Oh$），粘性耗散在冲击过程中仍发挥重要作用，与先前的理论假设相反。