液滴与不同深度液膜/液池之间的碰撞及其混合在自然界及工业应用中起到十分重要的作用。例如雨滴融入水坑、喷墨打印、内燃机及航空发动机燃料喷雾、喷雾冷却、表面喷镀、农药喷洒等等。因此，液滴与液面的碰撞过程是流体力学中受到广泛关注的关键问题之一，科学家们对气液界面出的反弹-融合、中心液滴喷射、边缘飞溅、激起“皇冠”、液面上液坑的形成、液滴与液膜间气垫层的演变、以及捕获气泡等等碰撞过程中产生的物理现象展开了大量的研究。以上研究集中于气液界面以上，对液面以下的物理过程研究相对较少。液滴与液膜碰撞融合后，原液滴与液膜/液池相互作用过程是什么？其机理是什么样的？受哪些因素控制？如何量化描述？这些基础科学问题仍然没有得到很好地解决。

      针对以上问题，西安交大能动学院汽车工程系魏衍举副教授采用实验研究及理论分析的方法，利用激光诱导荧光及高速摄影技术研究了微型水滴落入水池后生成涡环的形态演变特征。研究发现液滴融入液池的过程实际上可以分为三个阶段，在不同的阶段液滴惯性、液池表面张力以及液池液体粘性分别占据主要作用，并从理论上给出了其无量纲穿透深度与无量纲时间之间的量化表达式。成功实现了利用简单方程准确地定量液滴融入液池的复杂物理过程，研究结果对实现工业界广泛利用的离散相液体的高效融合具有十分重要的意义。

      近日，上述研究成果以《液滴碰撞液面生成涡环的运动机理研究》（Kinematics of vortex ring generated by a drop upon impacting a liquid pool）论文形式在剑桥大学（Cambridge University）流体力学国际顶级期刊Journal of Fluid Mechanics（流体领域期刊国际排名第一) 在线发表。魏衍举副教授与加州理工大学圣地亚哥分校（University of California San Diego）Abhishek Saha副教授为共同第一作者，普林斯顿大学Xiaoyu Tang博士和CK Law教授为合作作者。本研究得到国家留学基金委的自助。

      魏衍举副教授长期致力于清洁燃料发动机燃烧及排放机理研究。曾作为骨干成员参与863、973项目对煤基燃料内燃机进行开发研究，曾主持国家自然科学基金青年基金和中央高校博士点基金各1项。现主持国家自然科学基金面上项目1项、重大研究计划项目1项，陕西省重点研发计划项目1项，并与玉柴、吉利、上汽通用等国内外知名汽车企业开展了广泛合作，为我国的能源安全、环境保护及汽车工业的进步贡献自己的力量。

      论文链接：

https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/717C239D8D8D07047E09766D115C34FE/S0022112019005032a.pdf/kinematics_of_vortex_ring_generated_by_a_drop_upon_impacting_a_liquid_pool.pdf