Near-wall depletion and layering affect contact line friction of multicomponent liquids
通过分子动力学模拟研究水-甘油液滴在类二氧化硅表面的接触线摩擦，发现其与粘度的关系呈亚线性，并基于近壁耗损提出修正方法。
2024-02-09 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Surface structure determines dynamic wetting
表面的液体润湿在自然界中是普遍存在的，并且近年来微制造和组装技术的进步提供了越来越多的控制这种现象的能力。在这里，我们确定表面粗糙度如何影响初始的动态传播的部分润湿液滴通过研究的传播与微结构图案化的固体基板上只有几个微米的大小。我们发现，粗糙度的影响可以量化的线摩擦系数的能量耗散率在接触线，这可以描述在一个简单的公式中的几何参数的粗糙度和线摩擦系数的平面表面。我们进一步确定了一个标准来预测，如果蔓延将由这个表面粗糙度或液体惯性控制。我们的研究结果指出，有选择地控制润湿行为的工程表面结构的可能性。
2014-11-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mapping micron-scale wetting properties of superhydrophobic surfaces
人们对开发用于防污和传热应用的超排斥表面有着巨大的兴趣。为了表征这种表面的润湿特性，最常用的方法是放置毫米大小的液滴并测量其接触角。附着力和摩擦力则可以从弗密奇的关系式中间接地推导出来。虽然易于实施，但接触角测量是半定量的，并且不能解决表面上的润湿变化。在这里，我们将一个微米大小的液滴连接到原子力显微镜悬臂梁上，直接测量具有纳米牛顿力分辨率的粘附力和摩擦力。我们在空间上映射超疏水表面的微米级润湿特性，并观察时间分辨的钉扎-脱钉动力学作为液滴从表面分离或移动。
2019-09-10 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Theory of wetting-induced fluid entrainment by advancing contact lines on dry surfaces
我们报告的发病时，流体夹带的接触线被迫提前超过任意润湿性的干燥固体。我们表明，夹带发生在一个临界的前进速度超过维持界面形状的毛细，粘性和接触线之间的平衡不再满意。润湿耦合到流体力学通过设置在小尺度的界面的形态和粘性摩擦的前面。我们发现，界面可以维持的临界变形是由接触线处的摩擦和驱替和被驱替流体之间的粘度差控制的，从而导致丰富多样的润湿夹带制度。我们讨论了我们的理论的潜在用途，使用原子力显微镜测量接触线的力量，并研究夹带利用超低表面张力的胶体聚合物流体的微流体条件下。
2013-06-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Molecular insight on ultra-confined ionic transport in wetting films: the key role of friction
Université libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS, Institut Lumière Matière（里昂第一大学，法国国家科学研究中心，光与物质研究所）
研究通过分子动力学模拟揭示水膜中离子传输机制，发现离子吸附在水-硅界面产生摩擦力，显著增加流体粘度，为纳米尺度流体动力学提供新见解。
2026-03-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Cahn-Hilliard Phase Field modelling captures nanoscale contact line dynamics on high-friction surfaces
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
本文通过相场模型（Cahn-HilliardNavier-Stokes方程）模拟水/己烷双相系统，研究高摩擦表面上接触线动力学，展示模型能定量复现分子动力学结果，并强调接触线摩擦需基于接触角动力学进行经验校准。
2026-10-02 physics.flu-dyn
Wetting dynamics on lyophilic solid surfaces patterned by lyophobic islands
基于三角梳状周期势，发展了结构固体表面润湿理论。它具有两个匹配参数：有效线张力和表面三相接触线上的摩擦系数。通过对锌液滴在铁表面扩散的动力学研究，验证了该理论的正确性。结果表明，有效线张力为负，对铺展动力学有重要贡献。因此，理论分析表明，位于亲液表面上的疏液图案的存在使得亲液表面完全润湿，即在这种表面上不存在平衡接触角，使得液滴在图案化表面上以薄液层的形式完全扩散。
2013-02-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multiple Equilibria Enables Tunable Wetting of Droplets on Patterned Liquid Surfaces
该研究提出图案化液体表面（PaLS）策略，结合图案化可控润湿性与润滑剂注入表面超平滑性，实现液滴10种润湿状态控制，消除接触线钉扎，并推导表观接触角定律。
2025-04-04 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Universality of Tip Singularity Formation in Freezing Water Drops
一滴水滴在冷板上冻结成尖端的冰滴。虽然这种现象清楚地发现其起源于水在冻结时的膨胀，但对尖端奇异性的定量描述仍然难以捉摸。在这里，我们演示了如何冻结前的几何形状，由传热的考虑，是至关重要的尖端形成。我们进行系统的测量的角度的圆锥形的尖端，并揭示了动态的凝固前的Hele-Shaw几何形状。结果发现，锥角是独立的基板温度和润湿角，这表明一个通用的，自相似的机制，不依赖于凝固速率。我们提出了一个模型的冻结前，并得出所得的尖端角度分析，与观测结果吻合良好。
2014-04-25 physics.flu-dyn
Spatters and Spills: Spreading Dynamics for Partially Wetting Droplets
本文提出量纲分析启发的可解模型，统一描述毛细驱动小液滴与重力驱动大液滴的部分润湿铺展动力学，并经平衡半径测量和新旧实验数据验证。
2021-12-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Scaling of mean skin friction in turbulent boundary layers, and fully-developed pipe and channel flows
最近，Difficult等人（2020）针对零压力梯度（ZPG）湍流边界层（TBL）中的表面摩擦提出了渐近$-1/2$幂律标度和半经验有限$Re$模型。在这项工作中，提出了一个新的推导表明，这些关系（i）基本上代表了一个动态一致的缩放表面摩擦标称二维ZPG TBL和充分发展的管道和通道，（ii）分别适用于这些流量。新的理论论点是基于动能从平均流到湍流大涡的转移，而不依赖于流动的几何形状或外边界条件，这两者都将一种流动类型与另一种区分开来。使用文献中的表面摩擦数据，证明了有限-$Re$模型描述了理论预测的单个流量数据，这些数据涵盖了迄今为止实验室/模拟雷诺数的全部范围。然而，它是观察到的模型的性能下降，而试图描述数据从所有流在一个通用的方式。不同类型的流动之间的外边界条件和大尺度结构的差异似乎是造成这种退化的原因。提出了一种基于Clauser形状因子的经验修正方法，将外边界条件的影响吸收到表面摩擦力的换算中。这种校正导致一个新的通用缩放和一个强大的，半经验的，通用的有限$Re$模型ZPG TBL，管道和渠道的表面摩擦。在新的缩放所有流量的数据显着崩溃强调了一个动态一致的方法来揭示壁湍流中的表面摩擦的普遍性的重要性。
2021-11-03 physics.flu-dyn
Rapid droplet leads the Liquid-Infused Slippery Surfaces more slippery
本研究发现快速运动液滴使注液光滑表面比LLD摩擦定律更光滑，通过实验与数值模拟揭示其由不完全发育的弯月面导致，并利用扩展Bretherton模型给出了理论解析。
2023-09-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fingering instability in spreading epithelial monolayers: roles of cell polarisation, substrate friction and contractile stresses
集体细胞迁移在许多发育过程中起着至关重要的作用，这些发育过程是形态发生、伤口愈合或癌症进展的基础。在这种协调的行为中，细胞以连贯的结构组织起来，并积极迁移以服务于不同的生物目的。在某些情况下，即在上皮伤口愈合过程中，众所周知，迁移的自由边缘单层会产生指状不稳定性，但其发生仍有争议。在这里，通过理论和数值模拟，我们揭示了驱动不稳定过程的主要机制，分析了连续可压缩极性流体的线性和非线性动力学。特别是，我们评估的作用，细胞极化，基板摩擦，和收缩应力。线性理论表明，分析扰动瞬态动力学是至关重要的，因为我们解开了过多的交叉不同的指数增长率之间的线性制度。数值模拟表明，细胞-基底摩擦可能是负责在边缘形成复杂的指状结构的机制，因为它触发二次指状不稳定性和尖端分裂现象。最后，我们得到了一个临界收缩应力，依赖于细胞-基底摩擦和初始到初始长度比，表征一个积极的润湿-去湿过渡。在去湿的情况下，单分子层回缩并变得稳定，而不会形成指状结构。
2021-06-15 cond-mat.soft nlin.PS physics.bio-ph
Nanoscale sheared droplet: Volume-of-Fluid, phase-field and no-slip molecular dynamics
两种不混溶流体与固体表面之间的三相接触线的运动在各种润湿现象和技术应用中出现。连续介质理论的一个挑战是有效地表示接触线附近的分子现象。在这里，我们描述的分子过程的移动接触线，以评估两个不同的连续两相模型的准确性。具体而言，使用两个移动板之间的二维液滴的分子动力学（MD）模拟来创建不同毛细管数和接触角的参考数据。我们使用一个简单的点电荷/扩展（SPC/E）的粒子网格Ewald静电处理的水模型。该模型提供了一个非常小的滑移和更现实的分子物理比Lennards-Jones模型的代表。Cahn-Hilliard相场模型和流体体积模型针对来自MD参考数据的液滴位移进行校准。结果表明，校正后的连续介质模型可以准确地捕捉不同毛细数和接触角下的液滴位移和液滴破碎。然而，我们也观察到连续和原子模拟之间的差异，在描述瞬态和不稳定的液滴行为，特别是接近动态润湿过渡。剪切液滴的分子动力学提供洞察力的前进和后退的接触线所经历的线摩擦和大规模的时间的"粘滑"样振荡的证据。所提出的结果将作为一个垫脚石，对发展准确的连续模型，纳米流体力学。
2022-04-12 physics.flu-dyn
Scaling relations for heat and momentum transport in sheared Rayleigh-Bénard convection
本研究拓展Grossmann & Lohse理论，推导剪切Rayleigh-Bénard对流的热量与动量输运标度关系，通过模拟验证两类摩擦系数符合Prandtl对数摩擦律，揭示纯剪切流与热对流的普适性。
2024-07-08 physics.flu-dyn
Dynamic hysteresis of an oscillatory contact line
研究振荡润湿中接触角与接触线速度间的动态滞后现象，发现其与表面接枝层柔性成比例相关而非耗散效应，并确定广义Hocking线性定律和修正GNBC可预测该滞后。
2024-08-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrically modulated dynamic spreading of drops on soft surfaces
在施加电压的情况下，基底的可变形性和液滴在其上的动态扩散之间的复杂相互作用仍然远未被很好地理解。在这里，我们表明，在软基板上的电铺展动力学是由电毛细作用，润湿线摩擦和粘弹性能量耗散在接触线的组合相互作用。我们的研究结果表明，在这种电弹性毛细介导的扩展的固着液滴，接触半径的演变表现出普遍的幂律在基板弹性为基础的无量纲时间，与电势依赖的扩展指数。同时，宏观动态接触角变化遵循接触线速度的一般幂律，由弹性相关的特征速度尺度归一化。我们的研究结果很可能提供了一个过多的新的应用程序，涉及液滴操纵的开发基础，通过利用电触发的蔓延和基板的遵守界面尺度之间的相互作用。
2015-04-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analytical Models of Exoplanetary Atmospheres. I. Atmospheric Dynamics via the Shallow Water System
在系外行星大气的背景下，我们提出了一个全面的线性分析强迫，阻尼，磁化浅水系统，探索维度，几何形状（笛卡尔，伪球形和球形），旋转，磁张力和流体动力学和磁摩擦源的影响。在广泛的条件下，我们发现，大气和量子谐振子的关键控制方程是相同的，即使当强迫（恒星辐射），摩擦源（分子粘度，瑞利阻力和磁阻力）和磁张力。全球大气结构在很大程度上由一个单一的关键参数控制，该参数涉及Rossby和Prandtl数。当分子粘性或磁阻力在整个纬度上不均匀地起作用时，或者存在极向磁场时，这种近乎普遍性的现象就消失了，这表明这些效应将给大气环流模拟中所见的熟悉的人字形特征带来质的变化。我们还发现，流体动力学和磁摩擦源有不同的相位签名，并从根本上不同的方式影响流，这意味着使用瑞利阻力来模仿磁阻力是不准确的。我们详尽地奠定了理论形式主义（色散关系，控制方程和时间依赖波的解决方案）的一个广泛的模型套件。在所有情况下，我们得出的大气，这是相关的解释红外相位和日食地图的系外行星大气的稳态。我们阐明了箍缩效应，限制了大气结构的赤道附近。我们的分析模型套件可用于决定性地发展物理直觉，并作为大气环流的三维磁流体动力学（MHD）模拟的参考点。
2014-06-03 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Effects of slippage on the dewetting of a droplet
在许多宏观动态润湿问题中，假设宏观界面是准静态的，耗散只出现在接触线附近的区域。当接近动接触线时，需要一种微观机制来规范粘性耗散的奇异性。另一方面，如果流体系统的特征尺寸减小到与微观正则化长度尺度相当的范围，则粘性效应局部化在接触线附近的假设不再合理。在本工作中，这种微观长度是滑移长度。本文用边界元法研究了液滴的去湿过程。具体来说，我们解决了轴对称斯托克斯流与i）的Navier滑移边界条件在固体/液体边界，和ii）的时间无关的微观接触角接触角在接触线。计算了不同滑移长度和平衡接触角下的轮廓演化。当减小滑移长度时，典型的非球形度首先增大，在特征滑移长度$\tilde{b}_m$处达到最大值，然后减小。对于不同的平衡接触角，提出了两种通用的重新标度来描述滑移长度大于或小于$\tilde{b}_m$的行为。在$\tilde{b}_m$附近，边缘轮廓的早期演化可以用相似解来描述。结果被解释在由不同的耗散通道的流场的结构：大滑移长度的粘性拉伸流，中间滑移长度的基板处的摩擦，和小滑移长度的粘性剪切流。这些占主导地位的耗散机制之间的过渡后，我们的研究表明，准静态制度的交叉时，滑移长度是小的液滴尺寸相比。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
