Modelling of the dewetting of ultra-thin liquid films on chemically patterned substrates: linear spectrum and deposition patterns
本文通过薄液膜方程和线性稳定性分析研究化学非均匀基底上纳米液膜的去润湿，提出从早期膜高剖面测量表面能图案的方法，并揭示最终液滴阵列对图案形状、尺寸和幅值的依赖关系。
2025-04-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shape-dependent guidance of active Janus particles by chemically patterned surfaces
自泳Janus粒子通过诱导-通过在其表面上发生的非平衡化学反应-改变它们浸入其中的溶液的化学成分来移动。这个过程导致沿着颗粒表面的化学成分梯度，以及沿着任何附近的边界，包括固体壁。沿壁的化学梯度可引起化学渗透，即，梯度驱动表面流动，表面流动又驱动溶液体积中的流动。这种整体流动耦合回颗粒，从而有助于其自我运动。由于化学渗透强烈地依赖于扩散分子种类和壁之间的分子相互作用，由颗粒诱导和经历的响应流编码关于壁的任何化学图案化的信息。在这里，我们扩展了以前的研究在一个化学图案化的墙壁附近的球的自泳的情况下，细长形状的颗粒。我们集中我们的分析可能出现的新的现象学的耦合-这是一个球形的细长颗粒的化学渗透流的应变率张量。通过数值计算，我们表明，一个棒状粒子的动力学表现出一种新的“边跟踪”的稳态：粒子平移沿化学步骤的边缘在一个稳定的距离的步骤，并具有稳定的取向。在一定的系统参数范围内，边缘跟随状态与“停靠”状态共存（粒子在台阶处停止，定向为垂直于台阶边缘），即，一个不稳定的动态发生。这些研究结果是合理化的结果之间的竞争的流体涡度和应变率通过使用分析理论的基础上捕获准定量的动态系统的点粒子近似。
2017-11-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Steady translation of a chemically active viscous drop along a rigid wall
University of Birmingham（伯明翰大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）
本研究通过理论分析化学活性粘性液滴沿刚性壁面的平动，发现低粘度液滴更靠近壁面且游动更快，并证明其速度对迁移率比依赖较弱，为扩散泳粒子模型的有效性提供了定量依据。
2026-10-08 physics.flu-dyn
Positivity-preserving and entropy-bounded discontinuous Galerkin method for the chemically reacting, compressible Navier-Stokes equations
本文将正性保持与熵有界间断 Galerkin 方法从化学反应 Euler 方程推广到可压缩 Navier-Stokes 方程，通过分离无粘与粘性通量并处理边界条件及零浓度问题，实现了多组分粘性流动的稳定高精度模拟。
2024-06-28 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Self-propulsion of chemically-active droplets
微观活性液滴能够在粘性流中自主游动：这种令人困惑的特征源于溶质通过表面反应或其自发溶解与周围流体的交换，以及由这些溶质梯度产生的界面流。与不对称活性胶体相反，这些各向同性液滴通过利用溶质输运与自生Marangoni流的非线性耦合自发地游泳，这也是向更复杂的个体和集体动力学的二次过渡的原因。由于其简单的设计和对物理化学信号的敏感性，它们是迷人的物理学家，化学家，生物学家和流体动力学家，分析活性物质系统中的粘性自推进和集体动力学，开发合成细胞模型或执行目标生物医学或工程应用。我在这里回顾了这个快速发展的领域的最新和重要的发展，专注于这些intringinging液滴的数学和物理建模，连同其实验设计和表征。
2022-04-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet impact behavior on a hydrophobic plate with a wettability-patterned orifice
本研究采用格子玻尔兹曼方法模拟液滴撞击带方形孔疏水板，发现异质孔润湿性差异与 Weber 数共同决定液滴是否分裂，润湿性图案化孔会促进粘附，其动态行为由动压、毛细压力与粘性压力损失竞争决定。
2024-04-23 physics.flu-dyn
Energetics, shearing and pumping efficiency of propagating contractions over villi-patterned wall
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Laboratoire Rhéologie et Procédés (LRP)（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，流变学与工艺实验室）；Sorbonne Université, CNRS, Institut de Biologie Paris-Seine (IBPS), Laboratoire Jean Perrin (LJP)（索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎塞纳生物学研究所，让·佩兰实验室）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, UMR 5525, VetAgro Sup, Grenoble INP, TIMC（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，维塔格罗SUP学院，格勒诺布尔理工学院，TIMC）
通过简化的大鼠十二指肠二维模型，量化了绒毛摆动波运动中的粘性能量耗散和轴向泵送效率，发现其主要生物物理功能是剪切粘膜屏障层而非整体流体泵送。
2026-06-03 physics.bio-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Droplet motion on chemically heterogeneous substrates with mass transfer. I. Two-dimensional dynamics
本文研究了在滑移、传质和毛细作用的共同作用下，二维粘性液滴在化学非均匀表面上运动的动力学。由此产生的长波演化方程的液滴厚度解析处理通过匹配的渐近展开的方法在缓慢的传质速率，准静态动力学和消失的小滑移长度的限制，推导出一个低维系统的积分微分方程的两个移动的前锋。我们证明，推导出的系统的预测同意出色的模拟的完整模型的一些代表性的情况下，在域的分析的适用性。具体而言，我们专注于的情况下，滴的质量周期性变化，突出一些有趣的功能的动态，其中包括粘滑，类粘滑效应，以及可能性的液滴之间的恒定半径和恒定角度的阶段，这已经在以前的相关工作中报道。通过研究液滴平衡的分叉结构如何随着液滴质量的变化而演变，进一步研究了动态的这些特征。
2021-12-17 physics.flu-dyn
Elastohydrodynamics of 3D chemically active filaments
本研究结合局部细长趋化理论与计算方法，探讨了弹性化学驱动趋化细丝的三维化学弹性流体动力学，发现随刚度降低，细丝会经历从平面屈曲到面外转变最终达到类扩散行为的丰富动力学。
2025-10-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Two-phase flow in a chemically active porous medium
我们研究的问题，一个给定的反应物物种转化成一个不混溶的产品物种，因为它们流过一个化学活性多孔介质。我们推导出的方程的物种的体积分数的演变-在一个一维的宏观描述-，确定相关的无量纲数，并提供简单的模型毛细管压力和相对渗透率，这是数量的处理多孔介质中的多相流时至关重要的。我们设置我们的模型的有效性域，并讨论了粘性耦合项的重要性，在扩展的达西定律。我们研究了数值稳定的制度，并表明，沿反应器的物种的空间转化率是非单调的，证明了存在一个拐点的体积分数分布。我们得到了这个拐点的位置与问题的无量纲长度的缩放。最后，我们提供了优化反应器的关键要素。
2014-11-20 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Stability of Surface Nanobubbles: A Molecular Dynamics Study
通过分子动力学（MD）模拟由Lennard-Jones（LJ）颗粒组成的二元混合物，研究了化学图案化表面上单个表面纳米气泡的稳定性和生长或溶解。我们的模拟揭示了如何钉扎的表面上的三相接触线可以导致表面纳米气泡的稳定性，只要溶解的气体的浓度是过饱和的。我们进行了平衡模拟的表面纳米气泡在不同的气体过饱和度水平$ζ>0$。发现平衡接触角$θ_e$遵循Lohse和Zhang（Phys.Rev.E2015，91，031003（R））的理论结果，即$\sinθ_e = ζL/L_c$，其中L是足迹的钉扎长度，$L_c = 4γ/P_0$是毛细管长度尺度，$γ$是表面张力，$P_0$是环境压力。对于欠饱和$ζ<0$的表面纳米气泡溶解和溶解动力学显示的三相接触线的“粘跳”行为。
2017-07-13 physics.flu-dyn
Pattern formation during the impact of a partially-frozen binary droplet on a cold surface
液滴在过冷表面上的撞击是一种复杂的现象，因为它同时引发了几个物理过程，涵盖了广泛的传输现象和相变。在这里，我们报告和解释一个意想不到的，但高度相关的现象指状生长的固相。它出现在一个二元液滴的影响，从外面冻结之前的过冷表面上的影响。我们建立了在前进的接触线的预固化材料的存在下，从根本上改变了所得到的动态，即通过修改局部流动性，导致类似于粘性指进的不稳定性。此外，我们描绘的界面变形的影响液滴和图案化的固相生长之间的相互作用，断开模式出现在更快的影响。
2020-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Breakup Dynamics of Capillary Bridges on Hydrophobic Stripes
采用直接数值模拟的方法，对两个亲水条带之间的疏水条带上的毛细桥的破碎动力学进行了实验和数值研究。毛细桥由润湿化学图案化表面的三个相邻条纹的蒸发水滴形成。通过在相空间表示中考虑破碎过程，可以在确定精确破碎时间时没有不确定性的情况下评估破碎动力学。模拟基于在自由表面3D（FS 3D）中实现的流体体积（VOF）方法。为了构造物理上真实的VOF模拟的初始数据，使用Surface Evolver计算与实验一致的初始配置。在交错网格上的Navier滑移边界条件的一种新的离散化减少接触线的数值不稳定性。毛细管桥的破裂不能用唯一的比例关系来表征。相反，在分裂过程的不同阶段，适用不同的标度指数，桥的结构发生了质的变化。在破裂的最后阶段，毛细管桥形成液体线，其破裂与瑞利-高原不稳定性一致。
2021-04-20 physics.flu-dyn
A lattice Boltzmann method for thin liquid film hydrodynamics
基于格子玻尔兹曼方法，提出了一种新的薄膜流动数值模拟方法。我们概述了该方法的基本特点，显示在预期的薄膜方程恢复的限制，并进行验证测试。数值方案适用于粘性Rayleigh-Taylor不稳定性的薄膜和蔓延的座滴向其平衡接触角配置。我们表明，Cox-Voinov定律是满意的，并正确捕获的效果，可调滑移长度的基板上。然后，我们解决的问题，液滴在斜面上滑动，发现毛细管数与邦德数成线性比例，与实验结果一致。最后，我们展示了该方法处理异质和复杂系统的能力，通过展示控制去湿的薄膜上的化学结构的基板。
2019-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
