Structure of cylindrical electric double layers: Comparison of density functional and modified Poisson-Boltzmann theories with Monte Carlo simulations
采用改进的Poisson Boltzmann理论和密度泛函方法研究了圆柱形双层结构。在双电层模型中，电极是一个无限长、不可穿透且均匀带电的圆柱形聚离子。聚离子浸没在嵌入在介电连续体中的等尺寸刚性离子的海洋中。理论预测的zeta电位，平均静电势，和电极离子单重态密度分布的深入比较与相应的蒙特卡罗模拟数据。这些理论被认为是一致的，在他们的预测，包括离子直径，电解质浓度和电极表面电荷密度的变化，也能够很好地再现一些新的和现有的Monte Carlo结果。
2013-12-17 cond-mat.soft
Roughness gradient induced spontaneous motion of droplets on hydrophobic surfaces: A lattice Boltzmann study
通过三维格子Boltzmann模拟研究了液滴动力学上的柱密度的逐步变化的效果。对于相同的柱密度梯度，但不同的柱排列，在梯度区的运动以及完全逮捕观察。在移动的情况下，液滴速度与纹理梯度近似线性地成比例。提供了一个简单的模型，再现所观察到的线性行为。该模型还预测了液滴速度对表面张力的线性依赖关系。这一预测是明确证实，通过我们的计算机模拟范围广泛的表面张力。
2009-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Effects of orientational order on modulated cylindrical interfaces
圆柱形界面出现在剪切或变形的乳液中，并作为生物或技术脂质单层或双层小管。与相应的球形液滴和囊泡一样，这些圆柱状表面可以具有$n$ -折叠旋转对称的取向有序性，例如在脂质分子或球形纳米颗粒的位置。我们研究如何，以相互作用，并诱导圆柱形接口的形状调制。虽然在球形液滴$2n$上必然存在拓扑缺陷并且可以诱导二十面体液滴形状，但是圆柱形拓扑与无缺陷图案化兼容。然而，一旦调制引入的机制，如自发曲率，非平凡的模式的顺序，包括与多余的缺陷，出现和非线性效应的形状管。检查系统的平衡能量分析和基于格子的马尔可夫链蒙特卡罗模拟，我们预测低温下的调制圆柱形接口托管取向顺序的形态。形状调制诱导交替各向同性和有序的界面材料的带状图案。此外，圆柱形系统可以分为没有缺陷的I型和经历具有高达$4n$过量缺陷的缺陷态谱的II型。曲率诱导的形状从未调制的圆柱体到调制的圆柱体的转变的特征相应地是连续的或不连续的。
2022-04-21 cond-mat.soft
Line tension from dual-geometry sessile droplet measurements: Combining contact-angle size-dependence data for axisymmetric and cylindrical droplets to determine the line tension
通过热力学分析，提出一种结合轴对称和圆柱形液滴接触角尺寸依赖性数据的新技术，以在主导阶提取接触线贡献并准确确定线张力。
2025-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Lattice Boltzmann simulations of self-propelling chiral active droplets
活性物质描述了其组分被连续能量消耗（例如来自ATP）驱动而脱离平衡的材料。由于组分的可取向特性，活性悬浮液可以达到液晶有序，并且可以在理论上描述为活性液晶。它们固有的非平衡动力学导致了一系列新的惊人的效果，在大多数情况下，其特征在于与数值模拟，使用格子玻尔兹曼模型（LB）。在许多活性生物体系中，手性起着重要的作用。生物分子如DNA、肌动蛋白或微管形成螺旋结构，其在足够高的密度下并且在没有作用力的情况下倾向于自组装成扭曲的螺旋相。因此，了解手性和活性之间相互作用的结果是一个重要而及时的问题。研究3D中的手性物质液滴，我们发现了一种新的运动模式的证据，其中表面拓扑缺陷的旋转运动以扇形图案排列。由于潜在的手征性而产生的规则推进运动是一个惊人的现象，也可以用于实际应用。使用并行（MPI）实现格子玻尔兹曼模型，和可用的HPC资源，进行研究的根本重要性。我们使用了不同的HPC集群，并在这些RECAS之间。这使我们能够在不同的计算基础设施上进行缩放测试。
2020-10-31 cond-mat.soft
Deformation and break-up of viscoelastic droplets Using Lattice Boltzmann Models
我们调查的牛顿/粘弹性液滴在粘弹性/牛顿矩阵的流体动力学条件下的限制剪切流的破碎。我们的数值方法是基于格子玻尔兹曼模型（LBM）和有限差分（FD）计划的组合。LBM被用来模拟两个不混溶的流体与可变的粘度比（即液滴基质粘度的比率）; FD计划被用来模拟粘弹性，和聚合物的动力学引入使用粘弹性流体的本构方程与可伸缩的非线性弹性哑铃与Peterlin的封闭（FENE-P）。我们研究了强和弱限制的情况下，突出的作用，基质和液滴的粘弹性改变液滴动力学启动后的剪切流。模拟提供了容易获得的数量，如液滴变形和取向，并将用于定量预测临界毛细管数在液滴破裂，后者是强烈相关的形成多个颈缩在分手。这项研究补充了我们以前对液滴粘弹性作用的研究（A。Gupta \M. Sbragaglia，{ \it Phys. Rev. E} { \bf 90}，023305（2014）），并且在此进一步扩展到基质粘弹性的情况。
2016-11-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscous coalescence of droplets: a Lattice Boltzmann study
用格子玻尔兹曼方法研究了两个静止液滴在饱和汽相中的聚并过程。我们发现，在粘性区，桥半径服从时间的t^{1/2}标度律，其特征时间尺度由粘性时间给出。我们的研究结果显着不同的预测现有的分析理论的粘性聚结，以及从实验观察。虽然这些偏差的根本原因是目前未知的，一个简单的缩放参数给出了很好地描述我们的结果。
2013-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spurious velocities in lattice Boltzmann
用多相格子玻尔兹曼方法模拟静止液滴会导致液滴周围出现虚假速度。在这篇文章中，我报告的起源，这些虚假的速度为一个例子，并显示如何可以避免。
2002-07-23 cond-mat.soft
Lattice Boltzmann study of chemically-driven self-propelled droplets
我们数值研究了自推进液滴的行为，其运动是由一个Marangoni样流触发。后者是由影响液滴表面张力促进其运动的表面活性剂浓度的变化产生的。在本文中，采用了第三个两亲性组分的液滴模型。动力学方程采用Navier-Stokes方程和对流扩散方程描述，数值求解采用格子玻尔兹曼方法和有限差分格式。我们专注于两个案例。首先研究了孤立液滴的自推进，然后研究了两个自推进液滴的相互作用。在这两种情况下，当表面活性剂向界面迁移时，在液滴内部形成速度场的四极涡并引起运动。相反，当表面活性剂主要在本体中稀释时，出现较弱的偶极场。两个相互作用的液滴的动力学更加复杂，并且强烈地依赖于它们的相互距离。如果在正面碰撞中，液滴足够接近，速度场最初会吸引它们，直到达到静止的稳定状态。如果液滴垂直移动，则流体动力场导致初始相互吸引，随后是沿相反方向的散射。这种流体动力学相互作用于一些液滴半径的分离，否则它变得可以忽略不计，并且液滴运动仅由Marangoni效应驱动。最后，如果液滴之一是被动的，则后者通常由主动液滴产生的流体流平流输送。
2017-11-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
On Exact Solutions to the Cylindrical Poisson-Boltzmann Equation with Applications to Polyelectrolytes
利用Painleve/Toda型完全可积系统理论的精确结果，我们研究了聚电解质理论在（非线性）Poisson-Boltzmann近似下的结果。
1997-01-10 cond-mat.soft math-ph math.MP
Exact asymptotic expansions for the cylindrical Poisson-Boltzmann equation
可积Painleve/Toda型系统的数学理论揭示了Poisson-Boltzmann方程的解的行为，由于长棒状宏离子的潜力。我们在这里调查的情况下，对称电解质与1：2和2：1的盐。短期和大规模的功能进行了分析，特别强调低盐度制度。解析展开式推导出几个相关的聚电解质理论，如曼宁半径的数量。此外，还得到了精确实用的静电势表达式，它改进了以往的工作，并涵盖了径向距离的全部范围。
2006-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lattice Boltzmann modeling of cholesteric liquid crystal droplets under an oscillatory electric field
我们数值研究了准二维胆甾相液晶液滴在随时间变化的电场中以恒定角速度旋转的动力学行为。还引入了位于液滴界面处的表面活性剂以防止液滴聚结。动力学建模的混合数值方法，其中一个标准的格子玻尔兹曼技术解决了纳维-斯托克斯方程和有限差分格式集成的液晶和表面活性剂的演化方程。我们的研究结果表明，一旦该领域被打开，液晶旋转相干触发并发轨道运动的两个液滴围绕对方，由于动量转移到周围的流体的效果。此外，拓扑缺陷，从内的液晶的冲突取向的下降，表现出一个混乱的胆甾类运动与高间距，在对比度与规则的一个发生沿向列型下降中观察到的圆形轨迹。发现这种行为取决于所施加的场的大小和频率以及液晶在液滴界面处的锚定。通过测量流体和液滴在不同频率的外加场下的角速度来定量评估这些发现。
2023-03-10 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Modelling droplets on superhydrophobic surfaces: equilibrium states and transitions
我们提出了一个格子玻尔兹曼解决方案的运动方程描述的扩散液滴的拓扑图案化的基板。我们将其应用于模拟由微米级柱阵列覆盖的表面上的超疏水行为。我们发现图案化导致接触角从$110^o$大幅增加到$156^o$。描述了从悬挂在柱子顶部的液滴到塌陷在凹槽中的液滴的过渡的动力学。
2005-04-11 cond-mat.soft
Spontaneous Charging and Crystallization of Water Droplets in Oil
我们研究的自发充电和结晶的球形微米大小的水滴分散在油中的数值求解，在泊松-玻尔兹曼理论的几何形状的球形细胞，在系统中的阳离子和阴离子的密度分布。我们考虑到筛选，离子玻恩自能油和水之间的差异，并在两种介质中的离子分区。我们发现，液滴的表面电荷密度诱导的离子分区是显着的液滴曲率和液滴的有限密度的影响。我们还发现，盐的浓度和介电常数制度，其中预测的水滴的结晶相比，大大提高了基于平面油-水界面的结果，从而提高了与最近的实验定量一致。
2008-07-31 cond-mat.soft
Simulating liquid-vapor phase separation under shear with lattice Boltzmann method
利用Shan-Chen格子Boltzmann模型研究了剪切作用下的汽液两相分离。除了流变特性外，我们还分析了由于界面两侧流体的切向速度差而引起的Kelvin-Helmholtz（K-H）不稳定性。我们还讨论了液滴的生长行为。靠近壁的区域是层状有序的，其中流体动力学效应占主导地位。在大部分的系统的图案是近各向同性的，其中畴生长的结果主要来自扩散机制。界面张力和K-H不稳定性使近壁处的液带易于破裂。当剪切速率增大时，由于上游蒸发与下游凝结的不等价性以及表面张力的作用，液滴斜向伸长。较强的对流使材料颗粒的转移更容易，从而使液滴变得更大。
2009-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological control of local electroneutrality in confined electrolytes
Instituto de Energías Renovables, Universidad Nacional Autónoma de México (U.N.A.M.)（可再生能源研究所，墨西哥国立自治大学）
该研究基于泊松-玻尔兹曼理论，揭示受限电解质中局部电中性的有限尺寸偏差遵循拓扑层级，发现带电纳米颗粒存在内部受限电荷反转，为评估非泊松-玻尔兹曼框架下的拓扑效应提供基准。
2026-07-30 cond-mat.soft
Pinning-depinning mechanism of the contact line during evaporation on chemically patterned surfaces: A lattice Boltzmann study
本文采用具有液-气相变的热多相晶格玻尔兹曼（LB）模型，数值研究了化学条纹图案表面上液滴蒸发过程中接触线的钉扎和脱钉机制。在扩散界面的情况下，局部力平衡被引入到解释的平衡态的化学图案化表面上的液滴。结果表明，当接触线被钉扎在疏水-亲水边界上时，不同的接触角可以解释为每个组分所占据的接触线长度的变化。LB模拟很好地捕捉了化学图案化表面上蒸发液滴的粘滑跳跃行为。特别地，在粘附（钉扎）模式期间清楚地观察到接触线的缓慢移动，这表明在化学条纹图案化表面上的液滴蒸发期间接触线的钉扎实际上是一个动态钉扎过程，并且动态平衡是通过由每个组件占据的接触线的自调节来实现的。此外，它示出，当表面张力随温度而变化时，Marangoni效应对接触线的脱钉有重要影响，这发生在由Marangoni应力引起的力的水平分量（朝向液滴的中心）克服了不平衡的杨氏力朝向外部时。
2016-09-01 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Mesoscopic modelling of droplets on topologically patterned substrates
我们提出了一个格子玻尔兹曼模型来描述微滴在拓扑图案化衬底上的扩散。我们将其应用于模拟由微米级柱阵列覆盖的表面上的超疏水行为。我们发现图案化导致接触角从$110^o$大幅增加到$156^o$。
2004-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of viscoelasticity on droplet dynamics and break-up in microfluidic T-Junctions: a lattice Boltzmann study
粘弹性对微流体T型接头中流体线的动力学和断裂的影响进行了研究，使用数值模拟稀聚合物溶液在改变毛细管数（$\mbox {Ca}$），即在改变界面处的粘性力和表面张力之间的平衡，直到$\mbox{Ca} \approx 3 \times 10^{-2}$。基于格子Boltzmann模型（LBM）的溶剂的Navier-Stokes（NS）描述在这里耦合到有限可延伸非线性弹性哑铃的本构方程与Peterlin提出的封闭（FENE-P模型）。我们提出了三维模拟的结果，在$\mbox{Ca}$的范围是足够宽的，以表征所有三个特征机制的分裂在受限的T-结，即${\it squeezing}$，${\it dripping}$和${\it jetting}$制度。FENE-P本构方程的各种模型参数，包括聚合物的弛豫时间$τ_P$和有限的可延伸性参数$L^2$，被改变，以提供关于动力学和破碎性能如何受粘弹性影响的定量细节。我们将分析${\it Droplet ~Viscoelasticity}$（DV）的情况，其中粘弹性质被限制在分散（d）相中，以及${\it Matrix ~Viscoelasticity}$（MV）的情况，其中粘弹性质被限制在连续（c）相中。在本研究中考虑了两相的中等流速比$Q \approx {\cal O}(1)$。总的来说，我们发现，在MV的情况下，效果更明显，因为流动驱动的…
2016-11-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Statics and Dynamics of Polymeric Droplets on Chemically Homogeneous and Heterogeneous Substrates
本文用分子动力学方法研究了圆柱形聚合物液滴在条纹表面上的运动。我们首先考虑液滴在不同表面上的平衡性质，我们表明，对于小条纹的Cassie-Baxter方程给出了一个很好的近似的平衡接触角。由于条纹宽度与液滴的尺寸相比变得不可忽略，液滴必须显著变形以使其自由能最小化，这导致接触角的值小于连续模型预测的值。然后，我们评估的滑移长度，从而阻尼系数作为条纹宽度的函数。对于非常小的条纹，非均匀表面表现为有效表面，具有与具有相同接触角的均匀表面相同的阻尼。然而，随着条纹宽度增加，表面处的阻尼增加，直到达到平台。然后，我们研究了液滴在外力作用下的动力学行为。我们表明，如果条纹是足够大的液滴被钉扎，直到一个临界加速度。临界加速度随条纹宽度线性增加。对于足够大的加速度，平均速度随加速度线性增加，我们表明，它可以预测的模型只依赖于液滴的大小，粘度和滑移长度。我们表明，液滴的速度正弦变化作为其在基板上的位置的函数。另一方面，当加速度刚好高于去钉扎加速度时，我们观察到一种典型的粘滑运动，即连续的钉扎和去钉扎。
2019-05-17 cond-mat.soft
Modelling the Dynamics of Partially Wetting Droplets on Fibres
利用格子玻尔兹曼方法模拟了部分润湿液滴沿纤维运动的重力驱动动力学。对于所谓的蛤壳形态，我们发现三种可能的动态制度后，改变液滴键数和纤维半径：紧凑的液滴，液滴破碎和液滴振荡。对于小的邦德数，在紧凑的液滴制度，液滴达到一个稳定的状态，其速度与驱动体力成线性比例。也可以观察到桶形态的类似的比例定律。对于更高的邦德数，在液滴分裂制度，卫星液滴形成尾随初始移动液滴。我们发现，这种液滴卫星的形成是更容易增加纤维曲率（较小的纤维半径）。最后，在液滴振荡制度，有利于在纤维半径的中间范围，液滴形状周期性地延伸和收缩沿纤维。
2022-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Chaotic and periodical dynamics of active chiral droplets
许多生物分子的手性与作为生物过程的结果以小长度尺度注入的能量之间的相互作用是细胞生命的基础。为了揭示这两个特征之间的联系，本文在活性凝胶理论的框架内，通过格子Boltzmann模拟方法，分析了胆甾相液晶在强活性掺杂作用下的活性液滴行为。我们发现，一个液滴的手性液晶，由主动力偶极子，开发缺陷环（闭合向错线），刺穿液滴的内部，导致液滴开发一个不稳定的运动模式。当液滴是由in-warding主动扭矩偶极子，三种不同的动力学制度的发展在不同的热力学手征和活性能量注入的强度：一个稳定的旋转状态，在低活性，间歇性向错舞蹈制度，和湍流状态，其中封闭的向错线的形成被抑制和新的对带相反电荷的表面缺陷导致混沌旋转运动的发展。最后，我们表明，外向扭矩偶极子能够维持一个周期性的动力学在更高的手征特征的成核/湮灭对向错环。
2020-08-17 cond-mat.soft
A finite-element model for computing fluid flow inside a sessile evaporating droplet on a solid surface
建立了一个有限元模型，计算了环境条件下亲水性基底上固着蒸发液滴内部的流动。蒸发被假定为准定常的和流动被认为是轴对称的与钉扎接触线。在液滴内部求解柱坐标系下的纳维-斯托克斯方程。采用Galerkin加权残值法和速度-压力方程对控制方程进行离散。采用六节点三角形网格和二次型函数求解，获得了较高的精度。在轴向方向上的径向速度分布计算的有限元求解器进行了比较，与现有的分析模型，并发现在良好的协议。速度幅值和流线的等值线显示了特征流动，即在蒸发液滴内部径向向外流动。
2020-09-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of shear on droplets in a binary mixture
在这篇文章中，我们使用格子玻尔兹曼模拟研究剪切流的影响，在相分离的二元混合物的平衡液滴。我们发现，大滴打破了剪切力的增加，但小滴溶解。我们还展示了如何尖端流，观察到变形滴，导致动态平衡的状态。
1997-08-18 comp-gas cond-mat.soft nlin.CG
Contact angle determination in multicomponent lattice Boltzmann simulations
疏水表面上的液滴在微流体应用中是普遍存在的，并且存在许多常用的多组分和多相格子Boltzmann方案来研究这样的系统。在本文中，我们专注于一个流行的实现多组分模型介绍单和陈。在这里，不同组件之间的相互作用被实现为排斥力，其强度由模型参数确定。在本文中，我们提出了一个疏水表面上的液滴的模拟。我们研究了接触角对模拟参数的依赖性，并定量比较了不同的方法来确定它。结果表明，该方法能够模拟整个范围的接触角。我们发现，先验确定的接触角是取决于模拟参数的不确定性为10%至20%。
2010-10-13 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann models for non-ideal fluids with arrested phase-separation
研究了格子Boltzmann模型中的中程斥力对单组分非理想流体的聚结/分裂行为的影响。据发现，中程排斥相互作用允许形成喷雾状，多液滴配置，液滴大小直接相关的排斥相互作用的强度。模拟表明，仅仅百分之十的中程排斥赝能就可以将相分离流体的表面/体积比提高近两个数量级。利用一个正式的类比与磁性伊辛系统，一个赝势能的定义，这是发现表现得像一个准守恒量的大部分时间的演变。这提供了一个有用的定量指标的稳定性的各种配置，从而帮助他们的解释和分类的任务。本方法似乎是一个很有前途的工具，复杂的流动现象，如雾化，喷雾形成和微乳液，破碎现象，并可能玻璃状系统以及计算建模。
2010-08-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modelling droplet-particle interactions on solid surfaces by coupling the lattice Boltzmann and discrete element methods
Institute for Multiscale Thermofluids, School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院多尺度热流体研究所）
该研究耦合LBM与DEM开发三维数值方案，模拟液滴-颗粒在固体表面的相互作用，揭示液滴除污机制，还可探究相关环境现象并调控实验难调参数。
2026-07-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet impact of Newtonian fluids and blood on simple fabrics: effect of fabric pore size and underlying substrate
当液滴以足够高的冲击速度冲击织物网时，它不仅在织物上扩散，而且还穿透其孔隙。为了确定织物的这种液体渗透对薄织物网格上的液滴铺展的影响，我们使用高速相机测量了具有和不具有底层基底的织物上的液滴铺展比。对于没有基底的织物，液滴铺展率降低，因为液体的织物渗透减少了铺展在织物顶部上的液滴体积。使用熵晶格玻尔兹曼模拟，我们发现，较低的液滴在织物上的蔓延比，无论是有没有基板，是由于增加的粘性损失内的液滴在蔓延。比较血液与其牛顿对应的液滴的影响，我们表明，在织物上的传播，就像在光滑的表面上，血液可以近似为牛顿流体。
2020-01-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Statics of polymer droplets on deformable surfaces
采用球-弹簧模型的分子动力学模拟，研究了聚合物液滴在软变形表面上的平衡性质。该表面由聚合物刷组成，该聚合物刷具有不可逆地末端拴系到平坦固体基底上的线性均聚物链。我们通过改变接枝密度来调节表面的柔软度。液滴由各种链长的珠弹簧聚合物组成。首先，这两个系统，刷和聚合物液体，进行了独立的研究，以确定其静态和动态性能。特别是，使用AFM实验的数值实现，我们测量的剪切模量的刷子表面和比较的结果，理论预测。然后，我们研究了具有不同接触角的聚合物液滴在不同柔软度的基底上的润湿行为。密度分布揭示，在一定条件下，形成的润湿脊下的三相接触线。帽形液滴和圆柱形液滴也进行了比较，以估计线张力相对于液滴尺寸的影响。最后，模拟的结果进行了比较，占的表面张力和软基板的顺应性的现象学的自由能计算。取决于表面/液滴相容性、表面柔软度和液滴尺寸，观察到两种制度之间的过渡：从液滴表面能平衡与表面的粘附力的一种制度，这是经典的Young-Dupré润湿制度，到粘附力、液滴和表面弹性能之间发生耦合的另一种制度。
2011-07-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Rheology of an inverted cholesteric droplet under shear flow
采用格子Boltzmann方法研究了对称剪切流场中胆甾相液晶介质中准二维各向同性液滴的动力学行为。我们考虑一个几何形状，其中流动方向是沿轴的的轴，因为这种设置表现出显着的粘弹性对外部应力的响应。我们发现，动力学依赖于剪切速率的大小，液晶在液滴界面的锚定强度和手性。在低剪切速率和弱界面锚定条件下，体系表现出非牛顿行为，而在高剪切速率和强界面锚定条件下，体系表现出类牛顿行为。这是通过估计二次流动剖面，即沿面外方向出现的流动（不存在于完全牛顿流体，如水），并通过监测缺陷的形成和动态改变显着的系统的流变响应来研究的。
2018-07-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multicomponent Flow on Curved Surfaces: A Vielbein Lattice Boltzmann Approach
我们开发并实现了一种新的格子Boltzmann格式来研究曲面上的多组分流动，将连续性和纳维-斯托克斯方程与Cahn-Hilliard方程耦合来跟踪二元流体界面的演化。标准的格子玻尔兹曼方法依赖于规则的笛卡尔网格，这使得它通常不适合研究曲面上的流动问题。为了减轻这种限制，我们使用一个vielbein形式主义写下玻尔兹曼方程的任意几何形状，并解决了流体分布函数的演化使用有限差分方法。作为曲面的一个例子，我们专注于环面几何形状，展示了嵌入在环面表面上的流体液滴和条纹的漂移运动。有趣的是，它们在相反的方向上迁移：流体液滴到外侧，而流体条纹到环面的内侧。对于后者，我们证明了全球最小配置是唯一的小条纹宽度，但它成为大条纹宽度的。我们的模拟也与拉普拉斯压力的流体条纹的分析预测，以及它们的阻尼振荡运动，因为它们接近平衡配置，捕获相应的衰减时间尺度和振荡频率。最后，我们模拟的流体动力学和扩散制度的各种形状的环面的相分离的二元流体的粗化动力学，并比较结果对一个平坦的二维表面。我们的格子玻尔兹曼方案可以扩展到其他表面，并耦合到其他动力学方程，开辟了广泛的应用，涉及复杂的流动曲线几何形状。
2019-04-22 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulations of contact line motion in a liquid-gas system
我们使用格子玻尔兹曼算法的液-气共存的研究两个剪切壁之间的液滴的稳态界面轮廓。该算法求解系统的流体动力学运动方程。部分润湿的墙壁上实施同意卡恩理论。这使我们能够研究导致三相接触线运动的过程。我们确认，该公司是一个功能的毛细管数和有限尺寸的分析表明，出现了一个动态的接触角，它可以被定义在一个区域中的界面曲率趋于零。
2002-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Wetting boundary conditions for multicomponent pseudopotential lattice Boltzmann
边界条件的实现是对通过通道和复杂介质的流体流动进行建模的最具挑战性的部分之一。在这里，我们表明，现有的方法来处理与液体壁的相互作用，使用多组分格子玻尔兹曼是准确的，当壁与晶格的主轴对齐，但失败，否则。为了解决这个问题，我们扩展了以前开发的多相模型的策略。作为一个例子，我们研究了两个液滴在二维曲面上的聚并。这里提出的策略是特别相关的二元流动在复杂的几何形状。
2021-03-27 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Spreading Dynamics of Nanodrops: A Lattice Boltzmann Study
纳米液滴的扩散是一种有趣的技术相关现象，其中热波动导致与众所周知的确定性定律的意外偏差。这里，我们应用新开发的波动非理想格子玻尔兹曼方法[Gross等人，J. Stat.机械、P03030（2011）]，用于研究该问题。重申Davidovich和同事[PRL 95，244905（2005）]的预测，我们提供了第一个独立的证据，证明在二维和三维几何中存在渐近的，自相似的噪声驱动的传播机制。确定性坦纳定律的交叉，其中液滴的底部半径$b$随时间增长（在3D中）为$b \sim t^{1/10}$，以及噪声主导的状态，其中还通过调节热噪声的强度来观察$b \sim t^{1/6}$。
2013-12-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-linear screening of spherical and cylindrical colloids: the case of 1:2 and 2:1 electrolytes
从多尺度分析，我们发现一个解析解的球形和圆柱形的泊松-玻尔兹曼理论为1：2（一价共离子，二价反离子）和2：1（颠倒的情况）的电解质。我们的方法包括在幂的缩放曲率$1/(κa)$，其中$a$是胶体半径和$1/κ$的德拜长度的电解质溶液的扩展。系统的比较与完整的数值解的问题表明，对于圆柱和球体，我们的结果是准确的，只要$κa>1$。我们还报告了一个不寻常的过冲效应，胶体的有效电荷是大于裸的。
2004-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lightweight Lattice Boltzmann
本文提出一种GPU加速的轻量级格子玻尔兹曼方法，通过从流体力学变量重构分布函数以降低内存和数据访问成本，并通过液滴碰撞等基准测试验证其在软物质模拟中的有效性。
2024-11-22 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Achieving tunable surface tension in the pseudopotential lattice Boltzmann modeling of multiphase flows
在本文中，我们的目的是解决一个重要的问题，赝势格子玻尔兹曼（LB）模型，这引起了人们的关注，作为一个介观模型模拟复杂流体的界面动力学，但遭受的问题，表面张力不能独立的密度比调谐。在文献中，设计了多范围电位来调节表面张力[Sbragaglia等人，E 75，026702（2007）]。然而，最近发现，当采用多量程电位调节表面张力时，体系的密度比会发生变化。因此，在本工作中提出了一种新的方法。其基本策略是在LB方程中加入源项，以调节赝势LB模型的表面张力。所提出的方法可以保证表面张力的调整不影响赝势LB模型的机械稳定性条件，从而提供了对表面张力和密度比的单独控制。同时，它仍然保留了赝势LB模型的介观特征和计算简单性。对静止液滴、毛细波和液滴在薄液膜上的飞溅进行了数值模拟。数值结果表明，该方法能够在很宽的范围内实现表面张力的可调，并且在调节表面张力时，密度比保持不变.
2013-10-14 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Ternary free-energy entropic lattice Boltzmann model with high density ratio
提出了一个密度比为$O(10^3)$阶的三元流体流动的严格自由能模型，并采用熵格子Boltzmann格式实现。该模型是物理上一致的，并允许一个广泛的表面张力比，覆盖部分润湿状态，其中形成诺依曼三角形，和完全润湿状态，其中观察到的流体成分之一的完全封装。我们进一步证明，我们可以捕获的反弹，粘附和插入制度的二元碰撞不混溶的液滴悬浮在空气中。我们的方法开辟了涉及一种气体和几种液体组分的多相流应用的广阔范围。
2018-05-11 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulations for soft flowing matter
本文综述了格子玻尔兹曼方法中用于处理近接触超分子相互作用的粗粒化模型，并展示了其在软流动晶体、稠密乳液、层级乳液、软颗粒流及活性液滴迁移等软流动物质问题中的应用。
2024-11-22 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
