Correlation of the dynamic contact angle with the capillary number and its hysteresis
动接触线问题具有重要的理论和实际意义。动态接触角随接触线速度定义的毛细管数而变化，并且相关性还取决于在静态下测量的平衡接触角。这种相关性通常需要作为输入到传统的求解器的基础上的Navier-Stokes方程，但它是作为一个输出在当前的研究中使用格子玻尔兹曼方法（LBM）在两个不混溶流体的驱替过程中模拟。宏观理论和分子动力学（MD）模拟显示了动态接触角的余弦的线性标度律，这在先前的LBM研究中也在小毛细管数的短范围内和两种中性润湿条件下观察到。然而，我们的研究表明，这种线性标度律适用于整个范围内的毛细管数，是普遍的所有润湿条件。在具有零平衡接触角的完全润湿（铺展）的特殊情况下，当润湿性非常强时出现润湿流体的薄膜，这导致滞后，需要相当大的毛细管数来引发动态接触角偏离其平衡态。这一观察结果与先前关于由于自由液膜的存在而导致静态接触角滞后的新机制的报道一致。随着毛细管数的增加，流体-流体界面在指进之前开始振荡。对于具有不同平衡接触角的情况，观察到不同的指进模式。
2022-06-28 physics.flu-dyn
Controlling capillary fingering using pore size gradients in disordered media
毛细指进是当非润湿流体从均匀无序多孔介质中置换润湿流体时可能发生的置换过程。在这里，我们研究这个过程是如何受到孔径梯度的影响。利用微流控实验和计算孔网络模型，我们表明，非润湿流体的位移行为敏感地依赖于方向和梯度的大小。流体驱替取决于孔隙尺寸梯度和孔隙尺度无序之间的竞争;事实上，足够大的梯度可以完全抑制毛细管指进。通过分析毛细力在孔隙尺度，我们确定了一个无量纲参数，描述了这些不同的流动行为的物理基础。因此，我们的研究结果扩展了对复杂多孔介质中流动的理解，并提出了一种通过引入孔径梯度来控制流动行为的新方法。
2019-07-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The role of wetting on the flow of two immiscible fluids in porous media
通过混合相场-浸入边界方法模拟多孔介质中两相流体界面动力学，揭示了毛细数和润湿性对毛细指进与稳定穿透模式的影响，并提出基于穿透长度和速度识别界面模式的新方法。
2024-05-30 physics.flu-dyn
Interface shapes in microfluidic porous media: conditions allowing steady, simultaneous two-phase flow
Aberystwyth University（阿伯里斯特威斯大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
研究探讨了微流体多孔介质中稳定同时两相流的条件，通过分析毛细压力和几何形状的影响，揭示了桥接现象和snap-off发生的机制。
2021-08-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamic wetting experiment with nitrogen in a quasi-capillary tube
本研究通过低温实验探究惯性主导下液氮的润湿动力学，发现动态接触角与毛细数的线性关系及前进/后退条件的差异，定义等效接触角并验证其与实际接触角无关，还明确了不同管径下界面振荡的主导作用力。
2023-10-09 physics.flu-dyn
Prediction of the capillary pressure of fluid surrounding a cylinder representing an idealized rock structure in porous media
含油多孔介质中的液体呈现复杂的形状，这取决于储层特性和液体的润湿性质。在岩层的几何形状的变化很大，很难准确地预测的毛细压力的小体积的液体，因此能够移动它的可能性。在这里，我们考虑的情况下，其中一个小体积的液体包围一个直立的圆柱体上一个平坦的基板和预测的形状，液体采取和其毛细压力。我们通过与Surface Evolver模拟比较一系列接触角和圆柱半径来验证我们的预测。
2022-01-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mobilization of a trapped non-wetting fluid from a three-dimensional porous medium
我们使用共聚焦显微镜直接可视化模型3D多孔介质内的被困非润湿流体神经节的形成和复杂的形态。润湿液在它们形成后继续围绕神经节流动;这种流动的特征在于毛细血管数Ca。我们发现，神经节的配置不改变小钙，相反，作为钙增加到阈值以上，最大的神经节开始变得动员，并最终从介质中删除。通过将我们的3D可视化与批量运输的测量相结合，我们表明，这种行为可以通过平衡施加在神经节上的粘性力与使它们被困在介质中的孔隙尺度毛细作用力来定量理解。因此，我们的工作有助于阐明流体动力学的动员被困的非润湿流体从三维多孔介质。
2014-02-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
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
On the anomalous dynamics of capillary rise in porous media
十多年前在实验上发现的多孔介质中毛细上升的异常动力学（Delker等人，物理修订信函76（1996）2902）。发达国家的理论是基于考虑的主要模式的运动共同形成的润湿前的达西尺度上的drocci。这些模式，其中包括（i）动态润湿模式，（ii）阈值模式和（iii）界面脱钉过程，被纳入到边界条件的体方程制定的多孔介质连续介质力学的规则框架，从而允许考虑一个一般情况下的三维流动。发展的理论使得有可能描述实验中观察到的所有制度，时间跨度超过四个数量级，并突出了在不同阶段的过程中占主导地位的物理机制。
2012-06-27 physics.class-ph physics.flu-dyn
Finite Element Simulation of Dynamic Wetting Flows as an Interface Formation Process
一个数学上具有挑战性的模型的动态润湿的界面形成的过程中，第一次，完全纳入一个数值代码的基础上的有限元方法和应用，作为一个测试案例，毛细上升的问题。这项工作的动机来自于这样一个事实，即十多年前通过实验发现，动态润湿流中的关键变量-动态接触角-不仅取决于三相接触线的速度，而且取决于整个流场/几何形状。因此，为了描述这种效应，有必要使用具有这种依赖性作为其组成部分的数学模型。一个新的物理效应，被称为“流体动力学抵抗动态润湿”，被发现的毛细管的半径上的动态接触角的影响，因此对全球流动，计算。数值框架的能力，然后证明通过比较的结果与实验上的非稳态毛细上升，其中获得了良好的协议。提供了一组给定的无量纲相似性参数的数值方案所需的空间分辨率的实际建议，并在有限的情况下，渐近结果的比较证实，代码收敛到正确的解决方案。附录给出了一个用户友好的分步指南，详细说明了整个实现，并允许读者轻松复制所有呈现的结果，包括基准计算。
2014-06-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Drainage in a model stratified porous medium
我们表明，当一个非润湿流体排水分层多孔介质在足够小的毛细管数Ca，它只流过介质的粗地层;相比之下，高于阈值Ca，非润湿流体也被迫横向，部分相邻的，更精细的地层。这种局部浸润的空间范围随着Ca的增加而增加。我们定量地了解这种行为，通过平衡地层规模的粘性压力驱动流动与所需的毛细管压力侵入个别孔隙。由于地质构造经常分层，我们预计，我们的研究结果将是相关的一些重要的应用，包括了解石油迁移，防止地下水污染，地下CO $_{2}$存储。
2013-01-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.flu-dyn
Characterization of a capillary driven flow in microgravity by means of optical technique
该研究结合PIV与高速背光可视化，在低重力渐扩U形管中测量低黏度高润湿性流体的界面演化与速度场，发现速度剖面近抛物线，而经典一维毛细上升模型难以再现界面动力学。
2023-12-06 physics.flu-dyn
Visualizing multiphase flow and trapped fluid configurations in a model three-dimensional porous medium
我们报告了一种方法来充分可视化两个不混溶流体通过模型三维（3D）多孔介质在孔隙尺度分辨率的流动。使用共聚焦显微镜，我们直接图像的排水介质的非润湿油和随后的吸湿流体。在吸胀过程中，润湿液在介质的狭窄缝隙中夹断油丝，形成不连续的油神经节。这些神经节中的一些仍然被困在介质中。通过解析被困神经节的完整3D结构，我们表明，典型的神经节的大小，和残余油的总量，随着毛细管数Ca的增加而减少;这种行为反映了润湿液中的粘性压力和迫使油通过介质孔隙所需的毛细管压力之间的竞争。因此，这项工作显示了孔隙尺度流体动力学如何影响通过3D多孔介质的多相流中的捕获流体配置。
2013-01-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Buoyancy and capillary effects on floating liquid lenses
我们研究了静止在液体表面上的液滴的平衡形状，即，一个浮动透镜。我们考虑了非润湿情况下的表面张力（负扩散因子）以及重力的影响。当重力可以忽略时，我们得到了液滴形状的解析表达式。也许令人惊讶的是，当在分析中包括重力时，我们发现对于同一组物理参数，有两种不同的平衡解。这些溶液对应于其质心高于或低于外部液体表面的水平的液滴。通过能量的考虑，我们确定具有最小能量的族，因此最有可能在自然界中找到。两种类型的解决方案之间的几何差异的详细解释。
2020-04-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fluid breakup during simultaneous two-phase flow through a three-dimensional porous medium
我们使用共聚焦显微镜直接可视化的润湿和非润湿流体通过模型三维（3D）多孔介质的同时流动。我们发现，对于小的流速，两种流体流过不变的，不同的，连接的3D路径;形成鲜明对比的是，在足够大的流速，非润湿流体被分解成离散的神经节。通过在一定范围内的流速进行实验，使用不同粘度的流体，并具有不同的几何形状的多孔介质，我们表明，这种转变的特征在于取决于两种流体的毛细管数的状态图，这表明它是由施加在流动的油和毛细作用力之间的竞争控制在孔隙尺度。因此，我们的研究结果有助于阐明不同的行为范围内出现的两相流通过三维多孔介质。
2014-06-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Source-like solution for radial imbibition into a homogeneous semi-infinite porous medium
我们描述了从点源到均匀半无限多孔材料的自吸过程。当体积力可忽略时，润湿锋的前进由毛细压力驱动，并由粘性力抵抗。在假设润湿锋为半球形的情况下，我们的分析结果表明，吸收的体积流率随时间近似为常数，润湿半径随时间的变化为r \approx t^（1/3）。用平均直径为42 μm的玻璃微球填充池进行的实验证实了这种长时间动力学的立方根定律。这一结果补充了经典的一维自吸结果，其中自吸长度l \approx t^（1/2），并研究了具有小开口角的轴对称多孔锥，其中l \approx t^（1/4）在长时间。
2012-02-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wetting dynamics of a collapsing fluid hole
研究了旋转水斗底部受垂直侧壁约束的轴对称流体空腔的溃缩动力学。润滑理论应用于控制场方程的薄膜产生的演变方程，捕捉这种收敛流的毛细作用，重力和离心力的效果。重点是准静态的扩展制度，接触线的运动是由本构关系的接触角的接触线速度。坍塌时间，因为它取决于初始孔的大小，报告表明，重力加速崩溃过程。表面张力力量占主导地位的崩溃动力学小孔导致一个普遍的幂律，其指数相比，有利的文献中的实验。预测了体积依赖性，并与实验结果进行了比较。离心力减缓崩溃过程，并导致复杂的动力学，其特征在于停滞的传播行为，分离的大孔和小孔的渐近制度。
2016-07-11 physics.flu-dyn
Studying Macro- and Mesoscopic Wetting Dynamics of a Spreading Oil Droplet Using Multiple Wavelength Interferometry
本研究提出一种基于多波长的干涉测量技术，能够精确捕获纳升级铺展液滴的瞬态自由表面轮廓与局部液膜厚度，并可靠测量不同毛细管数下随时间变化的三维液滴形状及接触角。
2023-09-21 physics.flu-dyn
Surface growth effects on reactive capillary-driven flow: Lattice Boltzmann investigation
沃什伯恩定律对陶瓷一直起着至关重要的作用。在微观尺度上，表面力取代体积力，窄间隙中的自发渗透现象变得特别相关。应用格子玻尔兹曼方法，以确定的作用，表面反应和随后的变形的一个单一的毛细管在2D的线性Washburn行为。提出的调查的动机熔融硅到碳预制件的反应渗透的问题。这是一种复杂的现象，由流体流动、润湿过渡、表面生长和传热之间的相互作用引起。此外，其特征在于在窄间隙中的缓慢渗透速度，导致难以用单个毛细管再现的小雷诺数。在我们的模拟中，考虑了毛细管的几个几何特征，以及不同的渗透和反应条件。我们的工作的主要结果是，孔隙闭合的现象可以被视为独立的渗透速度，反过来，一些其他参数。从我们的模拟中得出的仪器结论是，具有宽开口的短孔和喉部附近的圆形形态代表多孔预成型件的底层结构的最佳配置，以实现更快的渗透。的近似的作用进行了详细讨论，我们的研究结果的鲁棒性进行评估。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
From a three-fluid junction to Young's law: Constitutive and rigid-support limits of wetting
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
通过有序连续介质构造，将刚性固体上的杨氏定律与三流体交界处的纽曼平衡联系起来，阐明刚性支撑极限下润湿的力学机制，并给出收敛性结果。
2026-09-29 cond-mat.soft math-ph math.MP
