A mesoscopic model for microscale hydrodynamics and interfacial phenomena: Slip, films, and contact angle hysteresis
我们提出了一个模型的基础上的格子玻尔兹曼方程，是适合于模拟动态润湿。该模型是能够表现出基本的界面现象，如弱吸附的固体基质上的流体和存在的薄表面膜内的分离压力的作用。该表面膜中的动力学与流体本体中的流体动力学紧密耦合，确定主要感兴趣的宏观性质：流体动力学滑移;平衡接触角;以及接触角的静态和动态滞后。流固相互作用的赝势由一个排斥核和一个可以独立调节的吸引尾组成。这使得能够有效地修改分离压力的函数形式，使得可以改变在呈现相同平衡接触角的表面上的静态和动态滞后。模型化的固体-流体界面是扩散的，由壁概率函数表示，其最终控制固体和流体相之间的动量交换。这种方法使我们能够有效地改变固体基底的给定润湿性（即静态接触角）的滑移长度。
2012-02-28 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic studies of aqueous two-phase systems in millichannels
本文研究了毫通道中聚乙二醇-柠檬酸三钠双水相系统（ATPS）的流动模式与流体动力学，发现其流型分为段塞流、过渡流和核-环流，且流型图与有机-水体系定性相似，为绿色纳米颗粒合成提供了基础。
2022-06-26 physics.flu-dyn
Hydrodynamic instabilities in miscible fluids
可混溶流体中的流体动力学不稳定性是普遍存在的，从自然现象到地质尺度，再到工业和技术应用，在工业和技术应用中，流体动力学不稳定性代表了在低雷诺数下控制和促进混合的唯一方法，远低于从层流到湍流的转变。对于不混溶流体，混溶流体的流体动力学不稳定性的发生与其界面的物理性质直接相关。因此，本次审查的重点是在各种强迫条件下，在混相流体之间的边界驱动扰动的增长的一般机制。在缺乏规则化机制的情况下，这些扰动将无限期地增长。对于不混溶的流体，界面张力提供了这样一种正则化机制，因为能量成本与通过增长的扰动产生新的界面相关联。然而，对于混溶流体，模拟有效表面张力的界面应力的存在是有争议的。然而，其他机制也可能是相关的，例如粘性耗散。我们将回顾控制最常见的流体动力学不稳定性的稳定机制，突出那些缺乏有效界面张力的情况下，在线性稳定性分析的数学公式提出了深刻的概念问题。最后，我们提供了一个简短的概述正在进行的研究有效的，不平衡的界面张力之间的互溶流体。
2017-12-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Sound of Interfacial Flows: Unraveling the Forces Shaping Fast Capillary Flows using their Acoustic Signature
许多熟悉的事件都有一种独特的声音：纸张起皱或撕裂，吱吱作响的门，击鼓雨或开水。这种特征声音实际上携带了大量关于声发射根源的短暂物理过程的信息，这在排除直接或原位测量的情况下尤其有吸引力，例如微米厚的液体片的破裂。在这里，我们报告了快速界面流体动力学与声音之间的联系。肥皂泡破裂的声发射是通过天线捕获和破译的概念框架的空气声学。这表明，毛细管力，薄膜流体动力学，但也失去平衡的表面活性剂动力学都形状的毛细管爆裂声。虽然超快图像只能捕捉流的形状，但流体动力辐射的声学特征提供了及时的补充，因为它允许直接实验访问这些动态量。
2018-10-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic theory of premixed flames under Darcy's law: Interfacial conditions and effects of nonunity Lewis number and heat loss
University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文通过大活化能渐近分析和多尺度方法，推导了达西定律下预混火焰的界面跳跃条件，揭示了非单位刘易斯数和热损失对燃烧速率的影响，得到了包含三个马科斯坦数的色散关系。
2026-06-26 physics.flu-dyn
Hydrodynamics of countercurrent flows in a structured packed column: effects of initial wetting and dynamic contact angle
本研究针对结构化填料塔逆流流动的多尺度问题，采用VOF法在REU中探究动态接触角、初始润湿性对不同溶剂界面面积的影响，明确了接触角滞后与润湿滞后的规律及溶剂性质的作用。
2022-12-31 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Propulsion and interaction of wave-propelled interfacial particles
本文综述了振动浮体通过自生波场实现自推进及粒子间远距离毛细波相互作用的系统，并指出其在活性物质、量子类比和机器人领域的潜在意义。
2025-09-08 physics.flu-dyn
Derivation and analysis of the nonlinear boundary conditions at the deformable interface between two fluids
在大振幅扰动的一般情况下，导出了两流体接触的可变形界面处的边界条件。界面被建模为扰动的自由边界，随时间演变，并在广泛的物理情况下进行非线性描述和分析。所得的界面运动微分方程可用于研究经典流体动力学不稳定性的非线性发展。他们应该发挥重要的作用，在理解流体动力学现象与涉及复杂的界面演化，包括参数控制的边界连续（例如，与电磁场或/和振动）的流动。
2018-03-12 physics.flu-dyn
An electrokinetic route to giant augmentation in load bearing capacity of compliant microfluidic channels
在自然、生物和人工环境中广泛使用的润滑系统的性能传统上取决于其承载能力。在这里，我们揭示，通过利用界面的机电，流体力学和基板的顺应性之间的独特耦合，这是似乎可以实现大规模增强的承载能力ofcompliant微流体通道。我们的分析表明，润湿性和电荷调制与溶液化学和表面顺应性之间的相互作用导致这种显着的现象。这些结果可能会打开一个新的设计范例，通过实现的对称性破缺现象引发的机电和流体动力学运输在界面尺度上的不对称性，以增加小型化仿生单元的承载能力。
2018-11-29 physics.flu-dyn
Modelling Interfacial Dynamics Using Hydrodynamic Density Functional Theory: Dynamic Contact Angles and the Role of Local Viscosity
本文应用流体动力学密度泛函理论模拟液滴动态接触角，结合PC-SAFT与广义熵标度粘度模型，预测微观润湿现象，并与非平衡分子动力学模拟定量吻合。
2025-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Self-organized dynamics of a viscous drop with interfacial nematic activity
本研究通过流体动力学模拟，揭示了界面向列活性驱动粘性液滴产生从缺陷编织到活性湍流的自组织行为，并解释了形态变化的机制。
2024-04-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dispersive Hydrodynamics in Viscous Fluid Conduits
在小雷诺数下，分离轻的粘性流体通过重的、更粘性的外部流体而粘性地上升的管道的界面的演化由非线性和色散之间的相互作用决定。以往的研究工作者提出了一个基于物理参数的近似模型方程，但对这一具有自由边界的双流体系统缺乏精确的理论处理。在这里，推导出的界面方程通过多尺度，扰动技术。在具有适当边界条件的纳维-斯托克斯方程的范围内，考虑了关于垂直均匀层流管道流状态的扰动。内部与外部粘度的比率是渐近分析中使用的小参数，其系统地导致浮力驱动、非线性自陡和粘性、界面应力诱导、非线性色散之间的最大平衡。这导致标量，非线性偏微分方程描述的侵入流体导管的横截面积的大幅度动态，与以前的推导一致。双流体系统的主导阶行为完全由界面动力学表征。该政权的模型有效性的特点，并与以前的实验研究结果一致。粘性流体管道为非线性、色散波现象的研究提供了一个强大的环境。
2013-06-24 nlin.PS physics.flu-dyn
Slip and friction at fluid-solid interfaces: Concept of adsorption layer
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Karlsruhe University of Applied Sciences（卡尔斯鲁厄应用科学大学）
本文提出吸附层概念，通过能量最小化原理建立了流体-固体界面滑动与摩擦的耦合模型，解释了碳纳米管中水滑动增强现象，并揭示了滑移长度的几何与组成依赖性。
2026-02-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Interfacial aggregation of self-propelled Janus colloids in sessile droplets
封闭系统中的活微生物通常经历对种群边界的亲和力。这种对界面的亲和力的原因可能是它们的定向运动和流体动力学相互作用的组合，其距离大于它们自身的大小。在这里，我们将表明，自推进Janus颗粒（聚苯乙烯颗粒部分涂有铂）浸没在水滴和过氧化氢倾向于积累在附近的液体/气体界面。有趣的是，尽管存在由溶质Marangoni流引起的蒸发驱动流，但界面累积仍会发生，所述溶质Marangoni流通常倾向于在液滴的本体内重新分布颗粒。通过被动胶体（流动示踪剂）进行额外的实验，并与粒子的主动运动和流体流动的数值模拟比较，我们解开观察到的界面粒子积累背后的主导机制。这些结果使我们能够在活跃的Janus粒子和一些生物微泳者之间进行类比，了解它们如何与环境相互作用。
2022-12-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A diffuse-interface theory of active nematic interfaces: transport mechanisms and modal structure
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）；Centro de Física Teórica e Computacional, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院理论与计算物理中心）；Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院物理系）；International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter, Hiroshima University（广岛大学螺旋手性超物质可持续发展国际研究所）
本文提出了一种长波长理论，用于研究活性向列体与各向同性流体之间界面的线性稳定性，通过扩散界面Cahn-Hilliard-Landau-de Gennes描述与Brinkman-屏蔽斯托克斯流体动力学耦合，推导出界面动力学的简化运算，揭示了活动性在屏蔽扩散界面中通过局部贡献产生界面不稳定性，与被动扩散毛细松弛竞争，从而定义了由扩散界面内部结构控制的局部活性界面通道。
2026-05-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic approach to surface pattern formation by ion beams
在适当的时间尺度上，非晶态固体可以流动。固体流动可以在冰川或铅管中宏观地观察到，但也可以通过制造缺陷来人为地增强。离子束溅射（IBS）是一种技术，其中能量在0.1-10 keV范围内的离子撞击固体靶，诱导缺陷产生和动力学，并侵蚀其表面，导致形成有序的纳米结构。尽管它的技术兴趣，在IBS的非晶目标下发生的纳米图案形成过程的基本理解还没有明确建立，最近的实验在很大程度上质疑在过去二十年中积累的知识。在过去已经提出了一些界面方程来描述这些现象，通常通过将来自表面扩散、离子溅射或质量再分布等的不同贡献以非系统的方式加在一起。在这里，我们利用一般的想法，固体流动由于离子的影响，以建立一个通用的框架，其中不同的机制（如粘性流，应力，扩散，或溅射）可以被纳入，通用的物理守恒定律。相对于制定现象学的界面方程，这种方法允许系统地评估IBS影响表面斑图形成的不同物理机制的相关性和相互作用。
2011-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Clustering and emergent hyperuniformity by breaking microswimmer shape and actuation symmetries
该研究针对活性胶体系统中微观参数对集体动力学调控机制不明的问题，以扁球形微泳体为对象，通过动力学理论与边界元法证明打破形状和驱动对称可形成稳定簇及大尺度超均匀结构，揭示了纯流体动力学自组织机制，为材料设计提供新策略。
2025-06-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Lattices of hydrodynamically interacting flapping swimmers
鱼群和鸟群表现出复杂的集体动力学，其自组织原理在很大程度上是未知的。流体动力学对这些集体的影响在理论上相对未被探索，部分原因是难以模拟许多动态体之间的时间上长寿命的流体动力学相互作用。我们通过一个新的离散时间动力系统（迭代映射）来解决这个问题，该系统描述了在一维和二维晶格结构中排列的扑翼游泳者之间的流体动力学相互作用。我们的一维结果与先前发表的实验数据表现出良好的一致性，特别是预测的双稳态的学校教育状态和新的不稳定性，可以在实验设置中进行探测。对于二维晶格，我们确定的形成，游泳者最佳受益于水动力相互作用。因此，我们得到以下层次结构：虽然并排的单排“方阵”的形成提供了一个小的改进，一个孤独的游泳者，一维的直线和二维矩形晶格的形成表现出显着的改善，与二维菱形晶格提供最大的流体动力学的好处。一般来说，我们的自洽建模框架可以广泛适用于主动系统，其中集体动力学主要由流体介导的记忆驱动。
2019-11-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Interfacial activity dynamics of confined active droplets
本文通过双通道显微实验与 Brinkman squirmer 模型，研究受限活性油滴的界面活性动力学，揭示了随液滴半径增大出现的涡流迁移、偶极-四极双稳态及多极模态转变，并阐明其源于胶束慢扩散与分子快扩散之间的时间尺度竞争。
2022-11-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the Comparability of Chemical Structure and Roughness of Nanochannels in Altering Fluid Slippage
水的界面流体动力滑移取决于表面化学和粗糙度。本研究试图将表面的化学性质和物理结构对水的界面滑移的影响联系起来。通过对水分子在简化Lennard-Jones（LJ）表面上的Couette流动进行分子动力学模拟（MDS），得到了速度分布，并外推得到滑移长度。滑移长度测量各种表面流体相互作用。这些相互作用通过改变表面的润湿性（由静态接触角表征）及其粗糙度而变化。观察到滑移长度随静态接触角的变化为$(1+cosθ)^{-2}$。然而，还观察到，表面粗糙度的存在总是减少滑移长度，并提出滑移长度随无量纲平均表面粗糙度变化为$(1+α^*)^{-2}$。从而建立了化学润湿性和物理粗糙度之间的关系，并探讨了它们之间的耦合作用对滑移长度的影响。
2016-05-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
