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物理学日本語公開済み

等温複合液滴の拡散を解析するパラメータフリーモデルが新たに拡張された

2026年11月3日arXiv: 2610.41959v1

研究者は、既存の動的閉鎖に基づくパラメータフリーモデルを拡張し、等温複合液滴の外殻と内核が衝突後に拡散する最大直径を正確に予測できるようにした。

複合液滴は、シェル液体を含む針をコア液体に浸し、コア液体を吸引して針内に採取した後、液滴を射出する吸引法で作製された。水-オイル系とオイル-水系の両方を作成でき、粘度や界面張力の系統的な比較が可能である。

実験では、外殻液滴の最大拡散直径が Laan 等(2014)のスケーリング法則とほぼ一致し、モデルの予測と実測値が良好に合致した。取った液滴の組み合わせは、水・グリセロール・オクタン・デデカン・ヘキサデカン・鉱油・キャノーラ油など多岐に渡った。

内核の効果粘度はシェルとコアの粘度をブレンドした等価値でモデル化されているが、リムドラッグ、境界層の一過性発達、接触線摩擦などの二次的影響は除外されている。この簡略化により、主なバルク損失は正しく捉えられるが、境界層固有のニュアンスは多くの場合は再現できない。

さらに、凍結点が異なる液体(例:水とヘキサデカン)を用いることで、両液体を個別または同時に凍結させることが可能となり、衝撃後の凍結パターンが多様に変化することが示された。温度と液体組成の相互作用が最終的な滴の構造を決定する重要因子であることが確認された。

元論文

Compound drop impacts on substrates of different temperatures

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