Thermocapillary migration and interactions of two nondeformable droplets
对微重力条件下热毛细迁移过程中两个球形液滴的相互作用进行了数值研究。该方法采用差分法，并采用前沿跟踪技术捕捉液滴界面。结果表明，液滴的排列方式直接影响液滴的运动和相互作用，液滴的运动主要取决于另一液滴的存在对温度场的扰动。
2011-06-02 physics.flu-dyn
Transient behavior of the thermocapillary migration of drops under the influence of deformation
研究了具有非平凡变形的液滴的瞬态热毛细迁移。采用有限差分法耦合求解不可压纳维-斯托克斯方程和能量方程，采用波前跟踪法跟踪可变形液滴运动界面。在热区，液滴的变形随界面张力的减小而增大。为了表明温度对界面张力的影响，引入了局部毛细管数（$Ca_l$）。结果表明，当液滴密度小于或大于体相流体密度时，液滴速度随液滴变形的增大而减小或增大。
2011-12-07 physics.flu-dyn
On the thermocapillary motion of deformable droplets
在研究颗粒的Marangoni型运动时，表面张力常近似为温度的线性函数。对于远离参考点的线性外部温度梯度中的可变形颗粒，这种近似产生负的表面张力，这在物理上是不现实的。表明H.Zhou和R.H.Davis J.Colloid Interface Sci.，N.181，60，1996提出了计算，其中，领先的可变形液滴移动到负表面张力的区域中。在数值研究方面，给出了两个可变形液滴迁移的漂移时间限制。
2001-02-10 physics.flu-dyn
Thermocapillary migration of an odd viscous droplet on a uniformly heated surface: A lattice Boltzmann study
本研究通过格子玻尔兹曼方法揭示奇粘性使液滴在均匀加热表面上自发迁移，方向取决于奇粘性符号，速度受接触角和粘度比影响，且可逆重力爬升。
2025-10-16 physics.flu-dyn
Thermocapillary migration of a self-rewetting droplet on an inclined surface: A phase-field simulation
本文用相场格子玻尔兹曼方法模拟自润湿液滴在倾斜表面的热毛细迁移，发现马兰戈尼数增大加速迁移并导致变形，亲水表面向高表面能区迁移，疏水表面相反，且高黏度比下液滴内出现双涡旋。
2024-07-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
The influence of surfactants on thermocapillary flow instabilities in low Prandtl melting pools
低普朗特数液体池中的流动与各种技术应用有关，并且迄今为止仅对纯流体的情况进行了研究，即具有恒定的负表面张力温度系数$\partialγ/\partial T$。含有表面活性剂的实际流体具有温度依赖性$\partialγ/\partial T > 0$，其在临界温度$T_c$下可将符号改变为$\partialγ/\partial T < 0$。在热毛细力是主要驱动力的情况下，这可能对所产生的流动模式和相关的热传递产生巨大影响。在这里，我们调查的稳定性等流动的五个Marangoni数范围内的$2.1\times 10^6 \leq Ma \leq 3.4\times 10^7$使用动态大涡模拟（LES），我们验证对高分辨率的直接数值模拟（DNS）。我们发现，这五种情况下跨越所有的流动状态，即稳定的层流在$Ma \leq 2.1\times 10^6$，过渡流与旋转不稳定性在$Ma = 2.8\times 10^6$和$Ma = 4.6\times 10^6$和湍流在$Ma = 1.8\times 10^7$和$Ma = 3.4\times 10^7$。
2016-06-18 physics.flu-dyn
A numerical study of the longitudinal thermoconvective rolls in a mixed convection flow in a horizontal channel with a free surface
本文用数值方法研究了液体在水平通道上流动时，在底部均匀加热下的三维层流混合对流。上表面是自由的，并假设是平坦的。耦合的Navier-Stokes方程和能量方程的数值求解有限体积法考虑热毛细效应（Marangoni效应）。当浮力、热毛细效应和强迫对流的强度与$(Ri\backsimeq O(1)$和$Bd=Ra/Ma \backsimeq O(1))$相当时，结果表明，以定常纵向对流卷形式出现的不稳定性的发展与Poiquille-Rayleigh-Bénard流中遇到的不稳定性的发展相似。这些辊的数量和沿通道的空间分布取决于流动条件。本文研究了雷诺数、瑞利数和毕奥数等参数对管内流动和传热特性的影响。还考虑了表面张力随温度梯度变化的影响（马兰戈尼效应）。
2012-06-07 physics.flu-dyn
A thermodynamically consistent phase-field model for two-phase flows with thermocapillary effects
在本文中，我们开发了一个相场模型的二进制不可压缩（准不可压缩）流体的热毛细效应，它允许不同的属性（密度，粘度和导热系数）的每个组件，同时保持热力学一致性。在基于熵产生的热力学框架下，推导了该模型的控制方程，包括带附加应力项的纳维-斯托克斯方程、Cahn-Hilliard方程和能量平衡方程，保证了热力学的一致性。一个尖锐界面的极限分析表明，经典的尖锐界面模型的界面条件可以恢复从我们的相场模型。此外，还用连续有限元法计算了两层流体系统中的热毛细对流和液滴的热毛细迁移等算例。结果进行了比较，相应的解析解和现有的数值结果作为验证我们的模型。
2014-11-29 physics.flu-dyn
Thermocapillary flow transition in an evaporating liquid layer in a heated cylindrical cell
最近的地面和微重力实验调查的挥发性液体（FC-72，$Pr=12.34$）包含在一个加热的圆柱形细胞的界面动力学的动机，我们数值研究在这样的蒸发液层中的热毛细驱动流。特别注意的是，当所施加的温度增加时，轴对称流的过渡到完全三维图案的预测。数值模拟依赖于改进的单侧蒸发模型，包括通过气相通过传热毕奥数和蒸发毕奥数的传热和传质。我们提出的轴对称流动特性，显示这些毕奥数的变化的转变点，更重要的是阐明的双重作用的蒸发的潜热的稳定性;蒸发不仅不稳定的流动，但也稳定它，这取决于蒸发引起的热梯度开始发挥作用的地方。我们还表明，在液体层中的浮力有稳定的效果，虽然它的效果是微不足道的。在高Marangoni数，数值模拟揭示了较小规模的热模式形成在一个较薄的蒸发层的表面上，定性与实验观察。目前的工作有助于获得一个更好的理解的作用，相变的热毛细不稳定性的蒸发液层。
2020-02-21 physics.flu-dyn
Thermocapillary effects in driven dewetting and self-assembly of pulsed laser-irradiated metallic films
本文建立了脉冲激光辐照下熔融金属薄膜的润滑型动力学模型。结合从单个光束或干涉光束吸收的热量的传热问题解析地解决。使用这个温度场，我们推导出三维长波演化偏微分方程的薄膜高度。为了深入了解去湿动力学，我们研究了2D版本的演化方程的线性稳定性分析和数值模拟。阐明了激光峰值强度、薄膜光学厚度、Biot数和Marangoni数等系统参数的稳定和失稳效应。据观察，膜的稳定性得到促进，这样的参数变化，增加了在膜中的热产生。在数值模拟中，不同的照射模式的影响进行了研究。特别是，我们得到，在干涉加热模式的空间周期性照射的结果在空间周期性膜破裂具有相同的，或几乎相等的周期。的2D模型定性地再现了一个重新固化的纳米结构的膜的稳定性和空间有序的实验观察的结果。
2009-05-08 physics.flu-dyn
Marangoni instability in a viscoelastic binary film with cross-diffusive effect
粘弹性流体通常是聚合物溶质和牛顿溶剂的共混物。在存在温度梯度的情况下，这些溶质的分层可以通过Soret效应发生。在这里，我们考虑流体的二元方面，研究了薄粘弹膜的经典马兰戈尼不稳定性问题。该膜由可变形的自由表面在上方界定，通过固体基底从下方经受加热。对有限波长扰动（短波扰动）进行的线性稳定性分析表明，该系统既可以出现单调不稳定性，也可以出现振荡不稳定性。Soret扩散的存在下，热毛细和solutocillary力之间的相互作用被发现会引起两种不同的振荡不稳定性，其中一种模式被忽略了以前，即使是牛顿二元混合物。作为这项工作的主要结果，我们提供了一个完整的图片的敏感性不同的不稳定模式的模型参数值的基础上。最后，一个近似模型的长波分析的框架下，它可以定性地描述系统的稳定性行为，而无需数值求解的问题。
2020-05-28 physics.flu-dyn
Migration of two Interacting Micro-Confined Deformable Drops Under an Imposed Temperature Gradient
本研究通过数值模拟分析了在均匀温度梯度下紧密约束的双液滴迁移动力学，揭示了约束效应与热流场耦合对液滴变形和迁移速度的独特影响，为微流控和空间技术中的液滴轨迹控制提供了重要指导。
2024-04-09 physics.flu-dyn
Thermocapillary Thin Films: Periodic Steady States and Film Rupture
本文研究热毛细薄膜方程的周期稳态，证明其沿固定波数与质量的全局分岔支存在并收敛至破裂弱解，同时分析近分岔点不稳定性及振幅方程。
2024-05-22 math.AP nlin.PS physics.flu-dyn
UFO: "Unidentified" Floating Object Driven by Thermocapillarity
在这个流体动力学视频中，我们展示了水和庚醇的二元液滴的热毛细致动，其中二元液滴在运动中呈现出类似UFO的形状。在经受线性温度梯度的聚对二甲苯涂覆的硅表面上，纯庚醇液滴通过Marangoni应力快速移动到冷侧，而纯水液滴由于大的接触角滞后而保持被卡住。当水滴被一层薄薄的庚醇包裹并热致动时，二元液滴呈现出类似UFO的特殊形状，即一个“身份不明”的漂浮物体，因为其机制尚未完全理解。我们的发现表明，纯液滴（例如，水溶液），这是不利于热毛细致动，可以通过封装它们与另一个明智地选择的液体（例如，庚醇）。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Dynamics of two Interacting Drops in a Microfluidic Confinement under imposed Temperature Gradient
本文通过数值模拟研究微流控约束下两个相互作用液滴在均匀温度梯度下的热毛细迁移动力学，揭示约束、可变形界面和 Marangoni 效应耦合导致的独特变形与局部热流场变化。
2025-04-09 physics.flu-dyn
Creeping thermocapillary motion of a Newtonian droplet suspended in a viscoelastic fluid
本研究针对微重力下黏弹性流体中牛顿液滴的热毛细运动问题，采用双重摄动展开结合Oldroyd-B模型推导速度与形状表达式，揭示了Weissenberg数、黏度比等对液滴运动的影响规律，小参数下理论预测与数值模拟吻合良好。
2023-12-13 physics.flu-dyn
Cross-stream migration characteristics of a deformable droplet in a non-isothermal Poiseuille Flow through Microfluidic Channel
采用解析和数值方法研究了平行板微通道内悬浮变形液滴在横向恒定温度梯度和压力驱动流共同作用下的迁移特性。微通道中的任何预定义的横向位置可以通过液滴获得，这取决于在交叉流方向上施加的温度梯度或液滴相对于通道宽度有多小。对于解析解，使用渐近方法，其中我们忽略任一相中流体的惯性或热对流的任何影响。为了获得数值解，我们使用保守水平集方法。流场中温度的变化导致液滴界面处切向应力分量的跳跃。这种应力分量的跳跃，即热Marangoni应力，是控制液滴轨迹的重要因素。液滴的横流迁移方向由临界Marangoni应力的大小决定，对应于该临界Marangoni应力，液滴保持静止。为了分析实际的微流体设置，我们做数值模拟，我们考虑壁效应以及热对流和有限形状变形对液滴的横流迁移的影响。
2017-05-04 physics.flu-dyn
Marangoni instability in oblate droplets suspended on a circular frame
本文结合解析流函数与数值模拟研究圆框上扁球形液滴的 Marangoni 对流，揭示临界涡旋与定常流动的空间分离及强扁液滴向平面薄膜不稳定性的过渡。
2023-04-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of surfactant concentration and interfacial slip on the flow past a viscous drop at low surface Péclet number
本文研究了在低表面Péclet数限制的任意非定常Stokes流中，当界面完全被表面活性剂的停滞层覆盖时粘性液滴的运动。还考虑了界面滑移系数对流场行为的影响。流体动力学问题是解决的螺线管分解法和阻力计算法克森的法律使用的扰动ananastrance在幂的表面Péclet数。液滴迁移速度的解析表达式也得到了幂的表面Péclet数。进一步的情况下，对应于一个给定的环境流均匀流，库埃特流，Poietille流进行了分析。此外，它被观察到，一个表面诱导的横向流迁移的液滴发生向中心线在Couette流和Poiffille流的情况下。计算了不同参数（如Péclet数、Marangoni数等）下拖曳力和迁移速度的变化。
2016-09-12 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic migration of a surfactant-coated deformable drop in Poiseuielle flow
在这项研究中，我们试图探索的后果表面活性剂涂层上的电流体动力学操纵的平面Poiffielle流中的液滴运动。此外，我们考虑散装不溶性表面活性剂和表面活性剂浓度的表面张力的线性依赖性。随后使用双渐近摄动法在小电雷诺数和毛细管数的限制下的扩散为主的表面活性剂的传输机制。也超越了广泛采用的轴对称框架，在三维控制微分方程的耦合系统，然后解决了采用“广义兰姆解决方案技术”。关键变量的表达式表明，外部流的流动曲率，电场效应和表面活性剂的影响耦合在一个非平凡的方式，远远超出了线性叠加。一个仔细的调查表明，表面诱导的Marangoni应力相互作用的电流体动力学应力在一个高度耦合的方式。因此，在电导率和介电常数比、梅森数和所施加的电场方向的不同组合下，表面活性剂对液滴的纵向以及横向流迁移速度的影响不同。目前的结果可能是最重要的，在提供一个深刻的洞察力的基础上复杂的物理机制。最重要的是，表面活性剂在不同方向上选择性地控制液滴运动的能力使它们适合于在微流体装置中实现液滴的电致动的新自由度。
2018-06-26 physics.flu-dyn
Self-propelled motion of a fluid droplet under chemical reaction
我们研究了由于Marangoni效应和二元流体中的化学反应而导致的液滴自推进动力学，该二元流体具有影响液滴界面能的稀释的第三组分的化学产物。在界面无限薄的情况下，导出了液滴质心的迁移速度方程。我们发现，通过改变Marangoni效应的强度，液滴从静止状态到传播状态会发生分岔。
2012-03-03 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Droplet Migration in the Presence of a Reacting Surfactant at Low Péclet Numbers
一种流体分散在另一种不混溶流体中的表面活性剂负载液滴用作能够模仿微生物游泳者的人工模型系统。界面化学反应或增溶过程产生界面张力梯度，导致Marangoni流。所产生的流体流将液滴推向界面张力较低的区域。表面活性剂的平流输送维持这些液滴的主动推进。在这些系统中，局部界面张力受界面反应动力学以及对流和扩散诱导的浓度梯度的影响。研究了悬浮在背景Poiffille流中的这种表面活性剂粘性液滴在界面反应中的迁移。重点是具体的表面反应，产生一个不均匀的界面覆盖的表面活性剂，这反过来又决定了在背景流中的液滴的迁移速度的作用。假设界面变形和流体惯性可以忽略不计，洛伦兹互等定理被用来分析确定的迁移速度的液滴使用常规的扰动扩展的表面Péclet数。我们表明，界面反应的存在影响的幅度的流向和横向流的迁移速度的液滴在背景Poilluille流。我们的结论是，流向迁移速度是没有足够的强度表现出积极的趋流性在最近的实验观察。附加效应，例如与相邻壁的流体动力学相互作用，对于捕获相同的流体动力学可能是必要的。
2022-08-18 cond-mat.other physics.flu-dyn
A hybrid lattice Boltzmann and finite difference method for two-phase flows with soluble surfactants
提出一种混合格子Boltzmann和有限差分方法模拟含可溶性表面活性剂的两相流，通过修正的Langmuir状态方程耦合流场与浓度场，验证了其准确性并揭示了表面活性剂对气泡上升的Marangoni阻碍效应。
2023-11-26 physics.flu-dyn
