Wind- and Gravity-Forced Drop Depinning
液滴由于表面张力而粘附到固体表面，但由于风或重力的作用，液滴可以沿着表面脱钉并往回跑。这项工作开发了一个简单的机械模型，结合重力和高雷诺数风强迫和测试，模型使用粗糙的铝表面上的水滴脱钉。在非倾斜表面上，滴depin在恒定的临界韦伯数，$W\!e_{\mathrm{crit}}=7.9$，对于目前的润湿性条件。在倾斜表面上，$W\!e_{\mathrm{crit}}$随Bond数和非强制液滴的宽高比的乘积线性减小。在$W\!e_{\mathrm{crit}}=4$之上和之下的不同的风和重力主导的强迫制度的线性斜率是不同的。接触线形状和液滴轮廓形状在脱钉条件下测量，但不能充分解释两个强制制度之间的差异。
2020-09-09 physics.flu-dyn
Local velocity variations for a drop moving through an orifice: effects of edge geometry and surface wettability
我们调查的速度变化内部和周围的重力驱动的下降的影响，并通过一个封闭的孔，其中的边缘几何形状（圆与尖锐的边缘）和表面润湿性（疏水与亲水）的孔的影响被认为是通过移动。利用折射率匹配和时间分辨粒子图像测速技术，我们量化了液滴撞击和运动通过圆边孔期间液滴和周围流体中能量的重新分布。测量结果显示了以下两个方面的重要性：a）液滴动能转移到周围液体中并在周围液体中消散，以及b）液滴动能在冲击和通过孔口期间由于内部变形和旋转而产生。虽然圆形孔口边缘防止液滴和孔口表面之间的接触，但是尖锐边缘促进在冲击时立即接触，从而改变近表面流场以及液滴通道动力学。对于一个尖锐的边缘疏水孔，接触线仍然局限于孔边缘附近，但滑动和钉扎强烈影响液滴的传播和结果。另一方面，对于尖锐边缘的亲水性孔口，接触线远离孔口边缘传播，并且它们的运动与液滴和周围流体中的全局速度场耦合。通过研究接触线传播的亲水性孔口表面与最小的下降渗透，我们表征两个阶段的下降蔓延，表现出幂律依赖与可变指数。在第一阶段，接触线在冲击惯性和重力的影响下传播。在第二阶段，惯性影响消退，接触线的传播主要是由于润湿性。
2018-04-18 physics.flu-dyn
Miscibility and wettability: how interfacial tension influences droplet impact onto thin wall films
实验研究了液滴撞击薄壁薄膜过程中液体润湿性和可渗透性的影响。尽管类似的液体性质和冲击条件，飞溅的限制，冠扩展和上升阶段的持续时间的差异进行了观察。这些差异与液滴/壁膜液体对的界面张力有关，这与它们的可润湿性和可润湿性有关。更准确地说，通过计算冠表面能，我们表明，存储在液滴和壁膜之间的界面（如果有的话）的能量是不可忽略的，并导致较小的冠扩展和需要更多的动能启动飞溅。同样，通过计算修改后的毛细管时间考虑到所有的表面和界面张力，我们表明，界面张力作为一个不可忽略的反冲力，这减少了上升阶段的持续时间。如果考虑到运动中液体质量的变化，则对于不同的壁膜厚度，很好地捕获了该上升阶段的动态。总的来说，液滴/壁膜相互作用可以被看作是惯性毛细管系统，其中液滴和壁膜之间的界面张力在能量储存和冲击过程中的冠动力学中起着重要的作用。此外，该分析强调，粘性损失已经有显着的效果，在冠延伸阶段，通过耗散几乎一半的初始能量的液滴冲击到薄壁膜，最有可能通过影响毛细管时间尺度通过阻尼。
2020-07-15 physics.flu-dyn
Influence of liquid miscibility and wettability on the structures produced by drop-jet collisions
实验研究了液滴流与不同液体的连续射流之间的碰撞。与以往的研究相比，我们的工作集中在液体的可溶解性和润湿性对碰撞结果的影响。因此，使用提供完全和部分润湿的可混溶和不可混溶的液体。我们表明，只要射流的表面张力小于液滴的表面张力，液滴可以被射流包裹，提供所谓的液滴-射流结构。不同状态之间的过渡在本质上保持相似，其中毛细管碎裂负责射流破碎，惯性碎裂导致液滴（然后可能是射流）破碎。文献中提出的模拟惯性碎裂阈值的无量纲数并不能使不同液体的结果达到相同的临界值。我们通过对碰撞的详细分析，解释了下降和喷射延伸及其动力学的原因。发现在反冲阶段期间发生的液滴碎裂，导致我们提出了一个新的无量纲参数，成功地再现了我们所有的实验数据与不混溶液体。最后，我们证明，最戏剧性的变化的碰撞结果是通过使用液滴，完全润湿射流。在这种情况下，不能实现液滴的封装，这对基于液滴喷射结构的固化的一些应用构成了真正的限制。
2022-10-10 physics.flu-dyn
Molecular Dynamic Approach of Enhanced Self-Propelled Nano-Droplet Motion on Wettability Gradient Surfaces
采用分子动力学（MD）模拟方法对具有润湿性梯度的表面上的液滴运动进行了模拟，以突出其物理基础。分别采用GROMACS和可视化分子动力学（VMD）对液滴的形态进行了模拟和间断可视化。模拟模拟实验中，在一个全面的方式，其中微尺寸的液滴被推进的表面润湿性梯度对一些阻滞力。通过改变液壁间Lennard-Jones相互作用参数和基底温度，研究了它们对三相接触线摩擦系数的影响。在原子尺度下，观察到接触线摩擦是温度的强函数，证实了实验观察到的接触线摩擦系数与温度升高之间的反函数。这些MD模拟结果成功地与自推进液滴运动模型的结果进行了比较。
2015-04-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of transient pinning on stability of drops sitting on an inclined plane
我们报道了一种新的不稳定性的准静力平衡的水滴钉扎的疏水倾斜基板。静态钉扎液滴的接触线表现出三种部分脱钉的过渡：接触线的前进和后退部分的脱钉以及导致液滴平移运动的整个接触线的脱钉。我们发现一个区域的参数，经典的Macdougall-Ockrent-Frenkel的方法无法估计的临界体积的静态钉扎倾斜下降。
2006-09-23 physics.flu-dyn
Sticking around: an up-close look at drop adhesion
我们提出了一个流体动力学的视频显示一滴粘附到超疏水表面。我们使用环境扫描电子显微镜观察在微观尺度上的脱钉事件。当液滴沿着表面移动时，接触线的前进部分简单地躺在即将到来的粗糙特征上，对粘附的贡献可以忽略不计。在测量了微柱阵列上形成的毛细桥的局部后退接触角后，我们发现这些脱钉事件遵循Gibbs脱钉准则。我们进一步扩展这种技术的两个尺度的层次结构，揭示了一个自相似的脱钉机制，其中整个下降的粘附力只取决于钉扎在最小的粗糙度层次。有了这种自相似的脱钉机制，我们开发了一个模型来预测的粘附力的滴超疏水表面，解释了稀疏结构的表面上的低粘附力和令人惊讶的高粘附力的表面上的特征是密集间隔或曲折的形状。
2013-10-14 physics.flu-dyn
Shape Evolution of Sandwitched Droplet in Microconfined Shear Flow
限制在微流体通道中的液滴通常表现出有趣的形状，主要归因于小尺度上复杂的流体动力学相互作用。我们发现，不同的基板润湿性条件的影响可能会进一步复杂化这些相互作用显着，往往是非平凡的。我们的研究表明，基板的润湿性和流体限制的综合影响最终达到高潮，对影响液滴瞬变，局部剪切流场的扭曲，以及对破碎或分离的液滴稳定，允许一个开发不同的制度的形状演变是迷人的不同，从早期的研究中报道的微约束剪切流中的液滴破碎。我们进一步证明，壁效应和界面润湿性特性的综合后果可以利用图案化微流体基板与预先设计的补丁，在当代相关的几个科学和技术应用中具有广泛的科学和技术后果。
2015-09-10 physics.flu-dyn
Wettability-independent droplet transport by \emph{Bendotaxis}
我们证明了\textit{bendotaxis}，一种新的机制，在小尺度上的液滴自传输。弯曲和毛细作用在细通道中的组合引起压力梯度，该压力梯度进而导致液滴的自发运动。令人惊讶的是，无论通道的润湿性如何，这种运动的方向总是相同的。我们使用一个组合的实验在宏观尺度和一个简单的数学模型来研究这种运动，特别是集中在与运动相关的时间尺度。我们建议，\emph{bendotaxis}可能是一个有用的手段，在技术应用中的液滴运输，例如在开发自清洁表面，并讨论我们的研究结果对这些应用的影响。
2019-03-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplets on substrates with oscillating wettability
近几十年来，已经设计了新型的固体基底，其响应于光或静电场而改变其润湿性。在这里，我们研究了基板上的液滴振荡均匀的润湿性，通过改变最小和最大接触角和频率。为了模拟这种情况，我们使用我们以前的工作[Grawitter和Stark，软物质17，2454（2021）]，其中我们结合接触线速度的Cox-Voinov定律实施边界元法，以确定液滴内的流体流动。在瞬态状态之后，液滴执行稳定振荡，其振幅随着频率的增加而减小。对于慢振荡，我们的数值结果与线性球帽模型吻合得很好。当我们用特征弛豫时间重新调整频率时，它们会在主曲线上崩溃。相反，对于快速振荡，我们观察到与主曲线的显著偏差。磁化率的衰减较弱，润湿性和接触角的振荡之间的相移保持低于预测的$π/2$。当研究液滴高度和接触角的组合动力学时，原因变得明显。它揭示了非可逆的形状变化，在一个振荡周期，即使在低频率下，由于诱导液滴内的流体流动，这是没有捕获的球帽模型。类似的周期性的非互易形状变化发生在低频率时，液滴被放置在振荡的非均匀润湿性的六重对称的配置文件。这样的轮廓受到拉盖尔-高斯激光模式的光强度图案的启发。由于非可逆的形状变化诱导流体循环，这是从外部可控的，我们的研究结果设想设计有针对性的微流体运输液滴内的溶质。
2021-08-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscoelastic Droplet Impact on Surfaces with Sharp Wettability Contrast: Coupled Influence of Relaxation Time and Surface Tension
Embry-Riddle Aeronautical University（埃默里航空大学）；Seoul National University（首尔大学）
研究粘弹性液滴撞击表面时，松弛时间和表面张力对液滴展开、回弹和重塑的耦合影响，揭示了弹性能量存储和表面张力对液滴形态的调节作用。
2026-04-09 physics.flu-dyn
Steering droplets on substrates with plane-wave wettability patterns and deformations
本研究通过边界元法数值模拟发现，基底润湿性行波或变形可驱动液滴产生冲浪与摆动两种运动模式，其转变符合SNIPER分岔，且可利用临界波速与液滴半径的依赖关系实现液滴尺寸分选。
2023-10-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of immiscible two-phase flow in mixed wet porous media: Dynamic pore network model and capillary fiber bundle model results
采用解析可解的毛细纤维束模型和动态孔隙网络模型研究了混合湿条件下多孔介质中的不混溶两相流。通过允许每个管或链接具有从给定分布中随机选择的不同润湿角，在模型中实现混合润湿性。这两个模型表明，混合润湿性可以有显着的流变学方面的依赖性的全球体积流量的全球压降的影响。在毛细管纤维束模型中，对于小的压降，当只有一小部分管打开时，发现体积流率取决于作为幂律的过量压降，其指数等于3/2或2，取决于流动所需的最小压降。当所有的管是开放的，由于高压降，体积流量线性依赖于压降，独立的润湿性。在大多数管打开的过渡区域中，体积流量更敏感地依赖于润湿角分布函数，并且通常不是简单的幂律。动态孔隙网络模型的结果也表明，当压降较大时，流量与压降呈线性关系。然而，在此限制的动态孔隙网络模型表现出更复杂的行为，取决于混合润湿性条件和饱和度。特别地，将体积流率与过量压降相关联的指数可以取1.0和1.8之间的任何值。的指数的值是最高的饱和度接近0.5，也，指数一般增加时，两种流体的润湿性的差异较大，当这种差异是存在的多孔网络的一个较大的分数。
2021-08-28 physics.flu-dyn
Interplay of substrate inclination and wettability on droplet impact dynamics
进行了实验研究，以阐明表面润湿性和倾斜的作用后的冲击动力学的液滴。超疏水表面的最大铺展直径和铺展时间随倾角和法向韦伯数的增加而减小。SH表面上的实验被发现是在良好的协议与现有的分析模型，合并与修改的斜冲击条件。还测量了不同倾角下的能量比和伸长率。在倾斜的SH表面上，观察到不同的特征，如二次液滴形成的停滞，接触线处的夹断减少和倾斜依赖的伸长机制。与SH表面相反，亲水表面的最大铺展因子和铺展时间分别随倾角和法向韦伯数的变化趋势相反。这是由于切向动能在较大倾角时对附着能和重力势的支配作用。最后，纳米粒子的胶体溶液被用来阐明滑动和分离压力SH和亲水性表面，分别。总体而言，文章提供了一个全面的图片后冲击动力学的倾斜表面上的液滴，包括一个广泛的范围内的控制参数，如雷诺数，韦伯数，倾斜度和表面润湿性。
2019-02-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Line tension and wettability of nanodrops on curved surfaces
在本文中，我们研究了纳米滴的形成曲面（凸和凹）的分子动力学模拟，其中粒子通过Lennard-Jones势相互作用。我们发现，接触角是不受基板的曲率，与以前的实验结果一致。这意味着液滴的曲率响应于基底的曲率变化的变化可以从简单的几何考虑来预测，假设液滴的形状是球冠，并且体积通过曲率保持不变。由此产生的预测是在完美的协议与模拟结果，凸和凹基板。此外，我们计算线张力，即通过拟合的接触角为不同尺寸的液滴的修正的杨氏方程。我们发现凹面的线张力大于凸面，而零曲率的线张力有一个明显的最大值。发现该特征与表面上的液体的第一层中的颗粒的数量相关。
2017-07-13 physics.flu-dyn
Effects of Substrate Heating and Wettability on Evaporation Dynamics and Deposition Patterns for a Sessile Water Droplet Containing Colloidal Particles
实验研究了基片温度、基片润湿性和颗粒浓度对含胶体颗粒的固着水滴蒸发的影响。时变液滴形状和温度的液-气界面的测量分别使用高速可视化和红外热成像。通过光学显微镜定性地观察蒸发液滴内颗粒的运动，并通过光学轮廓仪测量最终颗粒沉积物的轮廓。在非加热的亲水性基材上，蒸发后形成环状沉积物，如文献中广泛报道的;而在加热的亲水性基材上，在本工作中报道了具有内部沉积物的较薄的环。后者归因于Marangoni对流和记录的粒子运动以及测量的跨液-气界面的温度梯度证实了这一假设。环的变薄与衬底温度成比例，并被认为是在较大的衬底温度下更强的Marangoni对流。在未加热的疏水性基材的情况下，由于接触线的非常早的脱钉而形成内部沉积物。另一方面，在加热的疏水基底的情况下，基底加热以及较大的颗粒浓度有助于接触线的钉扎，这导致具有内部沉积物的薄环。我们提出了一个政权图预测三种类型的存款，即环，薄环与内部存款和内部存款-为不同的衬底温度，衬底润湿性和颗粒浓度。一阶模型证实了液体-气体界面温度测量和测量的环轮廓随衬底温度的变化。
2016-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The collective behaviour of ensembles of condensing liquid drops on heterogeneous inclined substrates
采用长波介观流体动力学模型的膜高度的演变，我们研究合奏的固定和滑动滴的挥发性液体，连续冷凝到一个化学不均匀的倾斜基板。我们的分析相结合，一方面，路径延续技术，以确定分叉图的单滴非挥发性液体上的单个亲水性斑点上的部分dropped基板和，在另一方面，时间模拟的增长和脱钉的个人冷凝液滴，以及大合奏的长期行为，这样的下降。钉扎液滴在亲水点上生长，脱钉并沿着基底滑动，同时与其他钉扎液滴和滑动更慢的较小液滴合并，并且可能经历珠光不稳定性。因此，集体行为收敛到一个稳定的状态，其中冷凝和流出平衡。新兴的液滴尺寸分布的主要特点，然后可以与单滴分叉图。
2019-11-04 physics.flu-dyn
Instabilities of ring-rivulets: Impact of substrate wettability
Roskilde University（罗斯基勒大学）；Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（意大利国家研究委员会）；INFN, sezione Roma “Tor Vergata”（罗马“托尔维加塔”分部意大利核物理研究所）
研究通过数值模拟探讨基底润湿性对环状液膜退湿动力学的影响，揭示了接触角分布对液膜稳定性及液滴形成形态的调控作用。
2024-12-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear-driven dynamics of surfactant-laden droplets on rough substrates
University of Minnesota（明尼苏达大学）
通过润滑理论模型，研究不可溶表面活性剂液滴在粗糙基底上受外部流动驱动时的去钉扎行为，发现马兰戈尼应力通过抵消压力驱动流提高临界去钉扎压力梯度。
2026-06-03 physics.flu-dyn
Drops on an inclined heterogeneous substrate: onset of sliding motion
研究了液滴在倾斜非均匀基底上的钉扎和退钉扎随倾斜度和非均匀性幅度的变化规律。两种类型的异质性被认为是：一个疏水性的缺陷，阻止液滴在前面，和一个亲水性的，它在后面举行。两种不同类型的脱钉导致的滑动运动被确定，并由此产生的粘滑运动进行了数值研究。
2006-03-08 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Wettability Induced Crack Dynamics and Morphology
研究了基底润湿性改变对胶体薄膜裂纹形成过程的控制作用。胶体纳米悬浮液（53 nm，平均粒径）液滴已进行自然干燥，以概述基板表面能的干燥特性的影响，重点是裂纹动力学，裂纹形态和底层的颗粒排列。实验结果表明，裂纹形成的数量减少，增加基板的疏水性。这些物理现象已被解释的基础上引起的基板的应力耗散的大小。DLVO的预测也被发现是在调整与报告的实验调查。
2014-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Ultrafast Spontaneous Motion of Nanodroplets
使液滴在固体表面上自发移动是芯片实验室和热交换器技术的关键挑战。最著名的机制，润湿性梯度，通常不能足够快地移动液滴，并且不能驱动小于临界尺寸的液滴。在这里，我们报告如何曲率梯度是特别有效的加速小液滴，并适用于亲水性和疏水性表面。实验表明，在亚毫米范围内的曲率半径的锥形表面上的水滴的最大速度为0.28米/秒，两个数量级高于通过润湿性梯度获得。我们表明，施加在液滴上的力的尺度作为表面曲率梯度。利用分子动力学模拟，我们观察到纳米级液滴自发运动超过100米/秒的锥形表面。
2012-05-28 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Steady-states of thin film droplets on chemically heterogeneous substrates
我们研究有限尺寸的化学非均匀基底上的稳态薄膜，受无通量边界条件。基于分叉图的结构，我们将存在于这样的基板上的一维稳态解分为六个不同的分支，并对每个分支上的稳态进行渐近估计。我们表明，使用微扰展开，领先的顺序解决方案提供了良好的预测的稳态薄膜上的阶梯图案的基板。一维的分析可以推广到轴对称问题。我们还研究了线性稳定性和动态的润湿性对比的影响。结果也适用于描述二维液滴的亲水性方形补丁和条纹区域中使用的微流体应用。
2020-02-26 physics.flu-dyn
Gradient dynamics model for drops of volatile liquid on a porous substrate
针对强约束下多孔基底上挥发性部分润湿液滴的铺展问题，提出耦合蒸汽密度、液滴高度和多孔层饱和度分布的梯度动力学模型，揭示吸附等温线及液滴铺展、吸液与饱和度晕形成行为。
2024-07-31 physics.flu-dyn
Drops of volatile binary mixtures on brush-covered substrates
本文提出一个基于自由能梯度动力学的介观模型，耦合描述刷状基底上挥发性二元混合液滴的铺展、蒸发、吸入、扩散与分层过程，并通过数值模拟展示其应用。
2024-05-28 physics.flu-dyn
Drop splashing is independent of substrate wetting
具有足够动能的液滴撞击干燥固体表面将飞溅，分裂成许多次级液滴。这种现象与强制润湿有许多相似之处，包括在接触线处夹带空气。由于这些相似性和事实上，强制润湿已被证明取决于表面的润湿性能，现有的理论预测飞溅取决于润湿性能以及。然而，使用高速干涉成像，我们观察到，在高毛细数润湿性能没有影响飞溅的各种液体表面组合。此外，通过在实验无法达到的长度和时间尺度上完全求解纳维-斯托克斯方程，我们发现液滴边缘接触线处的气液界面的形状和运动与润湿性无关。我们用这些发现来评估现有的理论和比较飞溅与强迫润湿。
2018-01-24 physics.flu-dyn
Mesoscopic hydrodynamic model for spreading, sliding and coarsening compound drops
该研究完善复合液滴的梯度动力学介观模型，建立宏介观参数一致性，并通过铺展、滑移和粗化算例展示全曲率模型。
2025-02-20 physics.flu-dyn
Spreading of a viscoelastic drop on a solid substrate
本文研究粘弹性液滴在固体基底上的铺展行为，发现其早期铺展比同粘度牛顿液滴更快且幂律不同，并用接触线附近有效粘度降低及微扰模型解释了该差异。
2023-08-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rugotaxis: Droplet motion without external energy supply
本研究通过理论和分子动力学模拟，发现褶皱基底上的液滴在波长梯度驱动下可自发运动（rugotaxis），其驱动力源于界面能增益，且浅褶皱、小波长梯度和中等粘附力有利于该运动。
2023-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Programming droplet motion using metamaterials
针对现有振动式液滴控制缺乏空间异质性与可调性的问题，本研究利用带局域共振短柱的超板，结合LEGO可重构平台与高分辨率激光测振，实验验证了超材料实现频谱和空间选择性液滴运动控制的潜力。
2024-03-12 physics.app-ph physics.flu-dyn
Gradient-dynamics model for liquid drops on elastic substrates
本文提出一种可描述弹性基底上多液滴静态与动态润湿的约化长波梯度动力学模型，成功重现接触角双重转变、动态接触角依赖关系，并揭示粗化模式随基底柔软度的非平凡变化。
2021-07-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann modeling of wall-bounded ternary fluid flows
本文在格子玻尔兹曼方法的框架下，提出了一种描述三元流体与固体相互作用的润湿边界格式。这种用于三相流体的方案可以保持两相情况下的还原一致性，从而可以给出物理相关的结果。将该润湿边界格式与基于多组分相场论的格子Boltzmann（LB）三元流体模型相结合，模拟了含固体基底的三元流体流动问题，包括二元液滴在基底上的铺展、复合液滴在基底上的铺展以及复合液滴在基底上的剪切。数值结果与解析解或已有结果吻合较好。最后，作为一个应用，我们使用LB模型与本润湿边界方案耦合数值研究复合液滴对固体圆柱的影响。结果表明，固体表面的润湿性和无量纲韦伯数对复合液滴的动力学行为有显著影响。
2017-10-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Oscillations of a Water Droplet on a Horizontally Vibrating Substrate
本文采用多体耗散粒子动力学研究水滴在水平振动基底上的振荡，发现三种由接触面速度和毛细数主导的振荡场景，为优化液滴变形提供了分子级机制。
2025-01-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the lack of influence of contact area on the solid-liquid lateral retention force
本研究通过不同三相线特征的液滴实验，证实固液横向保持力由三相线相互作用决定、与接触面积无关，同时提供了证伪液滴脱钉新理论的方法。
2023-06-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
