On the stability of large-amplitude gravity-capillary surface waves
School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews（圣安德鲁斯大学数学与统计学院）；Department of Mathematical Sciences, University of Bath（巴斯大学数学科学系）
本文研究了小表面张力下有限振幅周期性重力-毛细波的稳定性，通过计算超谐波和亚谐波扰动的线性稳定性，发现表面张力下波解空间包含无限多个分支，且表面张力影响稳定性特性非单调变化。
2026-04-26 physics.flu-dyn
Floating rings in vertical soap films : capillary driven bidimensional buoyancy
本研究的目的是探讨浮力环在垂直肥皂膜中的运动。厚度差异和相关的二维密度被认为是导致二维浮力的动力。我们展示了如何这种效果可以重新解释由于表面张力配置文件在肥皂膜。我们提出了一个模型，涉及表面张力档案，以描述在垂直肥皂膜中的浮力颗粒的运动，并将其与实验数据进行比较。
2013-10-01 physics.flu-dyn
Surface Tension Supported Floating of Heavy Objects: Why Elongated Bodies Float Better?
本文讨论了比支承液重的物体的浮起问题。浮动的圆柱体，椭球体和矩形板具有横向尺寸小于毛细管长度的处理。它表明，更长的机构的一个固定的体积更好地支持毛细作用力，由于增加的三线周长。因此，金属针的浮动得到合理的解释。
2015-11-04 physics.flu-dyn
Benjamin-Feir Instability of Interfacial Gravity-Capillary Waves in a Two-Layer Fluid. Part II. Surface-Tension Effects
本研究拓展两层流体界面波调制稳定性分析框架，结合非线性薛定谔约化与长波渐近方法，量化表面张力对稳定/不稳定区域边界的调控机制，计算得到统一描述非线性色散行为转捩的三维临界曲面。
2025-11-16 physics.flu-dyn
Breaching the capillary time-step constraint using a coupled VOF method with implicit surface tension
毛细管时间步长约束是在许多具有表面张力的界面流模拟中对适用时间步长的主要限制，因此支配这些模拟的执行时间。我们提出了一个完全耦合的基于压力的算法的基础上的代数体积的流体（VOF）的方法结合一个隐式线性化的表面张力处理，可以突破毛细管时间步长的约束。界面的平流与界面流的动量和连续性方程一起在线性方程的单个系统中求解，提供压力、速度和用于区分相互作用的流体的VOF颜色函数之间的隐式耦合。表面张力处理的连续体表面力（CSF）模型的隐式配方，从而界面曲率和梯度的颜色函数被视为隐式相对于颜色函数。所提出的结果表明，一个时间步长大于毛细管时间步长可以应用于这个新的数值框架，只要其他相关的时间步长的限制得到满足，包括与表面张力，密度以及粘度的时间步长的限制。
2022-03-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A nonlinear Schrödinger equation for gravity-capillary water waves on arbitrary depth with constant vorticity: Part I
本文导出了常涡度垂直剪切流自由表面上二维重力-毛细波包络的非线性薛定谔方程。本文将\citet{thomas2012pof}的结果推广到重力-毛细波列，完成了有涡量时\citet{Djordjevic1977}的稳定性分析和稳定性图。研究了弱非线性重力-毛细波包调制不稳定性的涡量效应。结果表明，涡度对重力毛细波列的调制不稳定性（即增长率和不稳定带宽）有显着的影响。结果表明，受表面张力影响的重力短波调制不稳定性增长率表现为与纯重力波相似的特征：（i）在无限深，正涡度时增长率减小，负涡度时增长率增大;（ii）在有限深，正涡度时增长率减小，负涡度时增长率增大，最后减小。涡度和表面张力的联合作用使受表面张力影响的重力波的调制不稳定性增长率增大，即当涡度为负时。负涡度放大了毛细波调制不稳定性的增长率，正涡度衰减了毛细波调制不稳定性的增长率。稳定性图绘制，它表明，它们显着修改的涡量的引入。
2018-01-12 physics.flu-dyn
Thermo-capillary convection in a two-fluid system
本文总结了具有可变形界面的双流体系统中热毛细对流的数值模拟结果。在动量方程中采用时间上的三阶Runge-Kutta方法、对流项的二阶ENO方法和扩散项的二阶中心差分方法，在交错网格上用Marker和Cell方法模拟流动。能量方程的数值求解和水平集方法被用来隐式捕捉接口。假设端壁和界面之间的接触角为恒定的接触角。该区域在顶部和底部用绝热壁封闭，并且沿着水平壁施加温度梯度。采用连续表面力模型对表面张力进行数值模拟。采用逐次超松弛法（SOR）迭代求解压力方程。在求解器中实现之前，用几个测试用例对水平集方法和能量方程进行了测试。沿水平方向施加的温差沿液-液界面产生表面张力梯度，导致界面流体从较低表面张力（较高温度）的区域流动到较高表面张力（较低温度）。端壁通过在每个流体层中施加水平压力梯度而引起再循环。
2021-10-06 physics.flu-dyn
Mechanical approach to surface tension and capillary phenomena
许多涉及表面张力的教科书倾向于用热力学方法（最小化某些热力学势，如自由能）而不是机械方法（力的平衡）来描述毛细现象，指出后者是有缺陷和误导的。然而，力学方法对学生来说比自由能最小化更直观，并且不需要任何热力学知识。在本文中，我们表明，毛细现象可以明白无误地描述使用的机械方法，只要系统上的力的行为是正确的定义。在回顾了界面切向张力的微观起源之后，我们推导出了Young-Dupr{é}方程，强调了这种关系应被解释为接触线处的界面条件，而不是力平衡方程。这种正确的解释避免了对作用在给定系统上的毛细管力的错误识别。此外，我们表明，一个可靠的方法来正确地识别作用力是定义一个控制体积，不嵌入任何接触线在其表面上。最后，作为这种方法的一个例子，我们应用机械的方法在各种方式上的一个经典的例子：毛细上升的平衡高度（朱林定律）的推导。
2020-05-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip of submerged two-dimensional liquid-infused surfaces in the presence of surfactants
采用数值模拟的方法，研究了表面活性剂引起的Marangoni应力对含横向沟槽的液体注入表面（LIS）有效滑移长度的影响。假设表面活性剂可溶于剪切表面的外部液体中，并且可以吸附到界面上。使用两种不同的吸附模型：一个经典的Frumkin模型和一个更先进的模型，更好地描述了表面张力的减少，为微小的浓度。模拟结果表明，LIS可能面临更严重的影响，表面活性剂比以前研究的超疏水表面。通过建立有效滑移长度的解析模型，可以预测滑移长度显著减小的临界表面活性剂浓度。如果适当调整，该分析模型在统一的框架上描述了LIS的两种吸附模型。我们还提前了解时，表面活性剂平流引起高度歪斜的界面浓度-所谓的部分停滞帽制度。为了更好地近似，该状态只能在低于由Marangoni数和表面活性剂强度给出的特定表面活性剂浓度下存在。
2022-10-01 physics.flu-dyn
A model ODE for the exponential asymptotics of nonlinear parasitic capillary ripples
本文提出一个由Stokes波方程解驱动的线性模型ODE，用于研究小表面张力下陡峭Stokes波上的寄生毛细涟漪，并证明其渐近标度与函数行为与完全非线性问题一致。
2023-09-21 physics.flu-dyn
Time-dependent nonlinear gravity-capillary surface waves with viscous dissipation and wind forcing
本研究提出时变保角方法研究粘性对陡峭表面波的影响，发现粘性抑制小表面张力下的分岔结构且解具时间稳定性，为含粘性水波数值计算提供了无需求解完整Navier-Stokes方程的简便方法。
2025-01-13 physics.flu-dyn
Effects of surface tension reduction on wind-wave growth and air-water scalar transfer
本文通过气-水两相湍流直接数值模拟，研究了表面张力降低对风浪成长和界面标量输运的影响，发现表面张力降低会减少重力波向毛细波的能量传递，使有效波更快成长，同时抑制水侧湍流并降低标量输运系数。
2023-04-11 physics.flu-dyn
Capillary Pressure and Contact Line Force on a Soft Solid
当界面弯曲时，液体界面的表面自由能或表面张力引起压力跃变。在这里，我们表明，一个类似的毛细压力出现在软固体的界面。我们目前的实验证据表明，薄的弹性体线浸入液体中会引起大量的弹性压缩由于在底部的固体毛细管压力。我们定量地确定了有效的表面张力的弹性位移场，并找到一个值相媲美的液体-蒸汽表面张力。最重要的是，这些结果还揭示了液体在接触线附近拉动固体的方式：毛细力不是沿着液体-空气界面定向，也不是垂直于固体表面，如先前假设的那样，而是朝向液体的内部。
2012-01-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stability of Periodic, Traveling-Wave Solutions to the Capillary-Whitham Equation
最近，Whitham和毛细-Whitham方程被证明可以精确地模拟浅水表面波的演化。为了更深入地了解这些方程，我们计算周期，行波解决方案，并研究其稳定性。我们提出了一系列的波长，波速，波高，和表面张力值的解决方案的代表性采样图。最后，我们讨论了这些参数在解的稳定性中所起的作用。
2019-01-31 physics.flu-dyn
Exponential asymptotics for steady parasitic capillary ripples on steep gravity waves
本文发展了在小表面张力极限下稳定传播的重力-毛细波的渐近理论。在伴随的工作中[Shelton等人（2021），J. Fluid Mech.，vol 922]证明了与关于前导阶重力波（Stokes波）的扰动相关联的解包含具有指数小振幅的表面张力驱动的寄生波纹。因此，单纯的庞加莱展开式不足以描述它们。在这里，我们将开发专门的方法，在指数渐近周期域上的寄生纹波的推导。的波纹所示，出现在与斯托克斯线和斯托克斯现象。分析依赖于至关重要的推导和分析的奇异性的经典斯托克斯波的解析延拓。一个可解性条件的推导，表明这种类型的解决方案不存在在某些值的邦德数。渐近结果进行比较，充分的数值解，并显示出良好的协议。这项工作提供了对由Longuet-Higgins首先提出的寄生毛细波的开创性理论的修正和见解[J. Fluid Mech.，第16（1）卷，1963年，第16页。138-159]。
2022-01-27 physics.flu-dyn
The circular capillary jump
本文重新研究了层流液体射流垂直冲击无限大平面所产生的流动，当流动受表面张力控制时，射流的表面张力与冲击力的关系。实验观察到，在冲击之后，液体在远离冲击点的平面上以薄膜的形式径向扩散。还观察到，在有限半径处，膜的厚度突然增加，这被确定为水跃，并且该半径与表面的方向无关，表明重力不重要（Bhagat等人，2018）。我们表明，在膜中的动量守恒的应用，仅受粘度和表面张力和完全忽略重力，预测的奇异性的曲率的液体膜，因此在有限半径的膜的深度跳跃。这个位置几乎与能量守恒所预言的跳跃半径相同，并且与实验观测结果一致
2020-03-31 physics.flu-dyn
How Capillary Rafts Sink
我们提出了一个流体动力学视频显示如何毛细筏下沉。在自然界中，被困在界面上的小物体非常常见（在水上行走的昆虫，蚂蚁筏，水-空气界面上的气泡或花粉，膜......）并且存在于许多多相工业过程中。多亏了阿基米德原理，我们可以很容易地预测一个物体是沉还是浮。但是，当几个小颗粒被放置在两种流体之间的界面上时，会发生什么呢？在这种情况下，表面张力也起重要作用。这些颗粒通过毛细作用自组装，从而形成我们所说的“毛细筏”。我们将展示如何毛细筏下沉不同尺寸的颗粒，并定义这个参数如何影响下沉过程。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Extension of a mathematical analogy between vortical flows without surface tension and irrotational capillary flows
Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
本研究将无表面张力涡流与无旋毛细流动之间的数学类比扩展到剪切流中的空腔涡与应变流中的毛细气泡，构造了精确解与数值解，并发现了共形映射恒等式。
2026-10-14 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Scattering of Capillary Waves By a Cylindrical Meniscus
Cornell University（康奈尔大学）
研究毛细波与圆柱弯月面相互作用问题，发现弯月面使波场因折射改变，增加圆柱后阴影区波的存在，且弯月面像有效涂层减慢波速，是表面张力主导波相互作用的重要进展，或影响水生动物生物通讯。
2026-07-22 physics.flu-dyn
Wave Resistance for Capillary Gravity Waves: Finite Size Effects
本文从理论上研究了在水-气界面上由一点对称的外表面压力分布产生的沿直线匀速运动的毛细-重力波。在线性波理论的框架内，假设流体是无粘性的，我们计算的扰动所经历的波阻作为其大小的函数（相比毛细管长度）。特别地，我们分析了在最小相速度$c_{\rm min}=(4 g γ/ρ)^{1/4}$处发生的跳跃的幅度如何取决于压力分布的大小（$ρ$是液体密度，$γ$是水-空气表面张力，以及$g$是由于重力引起的加速度）。我们还表明，对于比几个毛细管长度更宽的压力分布，Havelock在纯重力波的特定情况下获得的波阻结果（即，$γ= 0$）逐渐恢复。
2012-12-06 physics.flu-dyn
Spreading dynamics of drops on a solid surface submerged in different outer fluids
University of Lorraine（洛林大学）；School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University（天津大学化工学院）
研究探讨了不同外流体对液滴在固表面扩散动力学的影响，发现外流体粘度显著影响内部流场和接触角演变，揭示了粘性环境对润湿行为的主导作用。
2025-12-12 physics.flu-dyn
Weakly Compressible Subcycling for Accelerating Simulations of Surface-Tension-Dominated Incompressible Two-Phase Flows
Institute of Science Tokyo, School of Engineering（东京科学大学工学院）
针对表面张力主导的不可压缩两相流模拟的毛细时间步长约束问题，提出带弱可压缩子循环的不可压缩求解器，将模拟速度提升8.6倍以上，验证了其在瑞利-普拉托不稳定性等问题中的有效性。
2026-08-25 physics.flu-dyn
Traveling capillary waves on the boundary of a disc
我们发现了一类新的解，它是理想流体二维液滴边界上的行波。我们假定自由表面只受表面张力的作用，流体流动是势流。我们使用V.E. Zakharov在1968年提出了一种将低复平面共形映射到液滴内部的方法。我们用最初在人工智能中发现的形式来写方程。Dyachenko在（2001）中对无限深的水进行了改进，并在S.A. Dyachenko（2019）.这类新的解决方案满足一个伪微分方程，这是类似的巴边科方程的斯托克斯波。
2019-11-19 physics.flu-dyn
Chemo-capillary instabilities of a contact line
接触线的平衡和运动被看作是相平衡和相间边界运动的类似物。这种观点表明，在平衡状态下，接触线的长度趋于最小。然而，与二维曲线相比，线张力的概念具有有限的适用性，因为接触线的松弛响应在性质上不同。类比和定性的区别延伸到非平衡的情况下，由于耦合可逆的基板修改。在这些条件下，接触线可能遭受各种化学毛细管不稳定性（指状，移动和振荡），类似于非线性非平衡系统中的耗散结构。然而，由于界面曲率松弛的不同方式，各种不稳定性的偏好顺序发生了显着变化。
2010-06-05 physics.flu-dyn
Emergence of capillary waves in miscible co-flowing fluids
该研究发现可混溶共流流体界面可存在毛细波，揭示了惯性区到毛细波标度的转变机制，实现了毫秒级瞬态界面张力的测量并构建了超越现有理论的解释模型。
2025-01-16 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Surface-tension-driven evolution of a viscoplastic liquid coating the interior of a cylindrical tube
肺中气道闭合的一种机制是衬在气道壁上的粘液层的表面张力驱动的不稳定性。我们研究的不稳定性的轴对称层的粘塑性宾汉液体涂层内部的刚性管，这是一个简单的模型，考虑到屈服应力的粘液气道。利用长波理论导出了液层厚度的演化方程，并由此导出了更简单的薄膜演化方程。在薄膜的情况下，我们表明，两个分支的边际屈服的静态解的演化方程可以用来预测触发不稳定性和量化如何增加毛细管宾汉数（一个参数测量屈服应力相对于表面张力）所需的初始扰动的大小减少最终变形的层。使用数值解的长波演化方程，我们量化的临界层厚度所需的形成一个液体塞在管中的毛细管宾汉数增加。我们讨论了这些研究结果的意义，在阻塞性条件下，如囊性纤维化，其中粘液层往往较厚，并具有较高的屈服应力建模气道关闭。
2022-05-17 physics.flu-dyn
Dynamics of capillary effects in spin conversion of water isomers
本文研究了水力空化作用下纯水中毛细效应的动力学特性，该效应导致了水的对位和邻位异构体的非平衡态。差分测量采用0.3 mm和0.5 mm毛细管和精密数字游标高度规进行。水样在-0.09MPa下脱气，使其温度均匀。由于异构体的非平衡态预期存在于水界面附近的冰状构件中，因此将毛细管的浸没深度设定为表面以下10 mm、2 mm和约0.1 mm。测量结果表明，对照样品和实验样品之间的表面张力的差异为6.7%-11.3%，最大值约为15.7%。在激发后30-60分钟内观察到近地表层中的这些效应。从表面采集的实验样品显示出比对照样品长约2倍的运动;它们的值在整个系列实验中最大。显微操作工具记录了一个有趣的效果，停止液体在毛细管，主要是在实验样品中观察到的，其中的弯月面和表面张力振荡在0.05- 0.1毫米的水平。所描述的方法有两个主要应用。首先，该测量系统可用作影响粘度和表面张力的基于自旋的现象的快速且成本有效的检测器。第二，由于毛细管效应在水通道蛋白通道和植物水分运输系统中起着重要作用，因此这些技术可以应用于植物传感，特别是在液流测量中，以及在水培生产中。
2022-12-28 physics.chem-ph physics.flu-dyn physics.ins-det
Steady-state two-phase flow of compressible and incompressible fluids in a capillary tube of varying radius
本文研究了稳态条件下变半径毛细管内可压缩流体和不可压缩流体的不混溶两相流动。不可压缩流体是牛顿流体，可压缩流体是无粘理想气体。与两种流体之间的界面相关联的表面张力引入了由于管半径的变化而沿着管变化的毛细力。由于毛细管力和可压缩性的影响之间的相互作用，在一组属性，是不同于不可压缩的两相流。当流体朝向出口移动时，可压缩流体的气泡由于压力降低而体积增大。可压缩气泡的体积增长使得出口处的体积流率高于入口处的体积流率。增长不仅是管两端压降的函数，而且是环境压力的函数。此外，毛细力产生有效阈值，低于该阈值则没有流动。在阈值以上，系统显示出流速和有效压降之间的弱非线性，其中非线性还取决于管两端的绝对压强。
2022-07-21 physics.flu-dyn
Comparison of wave-structure interaction dynamics of a submerged cylindrical point absorber with three degrees of freedom using potential flow and computational fluid dynamics models
在本文中，我们比较了垂荡，浪涌和俯仰动力学的淹没圆柱形点吸收器，模拟使用势流和完全解决计算流体动力学（CFD）模型。势流模型基于时域Cummins方程，而CFD模型使用虚拟域Brinkman惩罚（FD/BP）技术。使用动力输出（PTO）装置将水下圆柱体拴在海床上，动力输出装置可抑制转换器的升沉、纵荡和俯仰运动，并吸收所有三种模式的能量。结果表明，势理论过度预测的升沉和纵荡运动的振幅，而它的结果在一个完全淹没的轴对称转换器的一个微不足道的俯仰。它还低估了浮标的缓慢漂移，而CFD模型能够可靠地捕捉到这一点。此外，我们使用完全解析的CFD模拟来研究三个自由度（DOF）圆柱形浮标在不同PTO系数、浮标质量密度和入射波高度下的性能。它表明，PTO系数预测的线性势理论是次优的波的中度和高陡度。当PTO阻尼选择为高于预测值时，波吸收效率显著提高。不同质量密度的浮标的模拟表明，低质量密度的转换器在其PTO和系泊缆中具有增加的张力。此外，质量密度也影响装置的共振周期的范围。最后，不同波高的模拟表明，在较高的高度，波的转换器的吸收效率降低，大部分可用的波能保持未被吸收。
2020-10-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Equilibria of Pendant Droplets: Spatial Variation and Anisotropy of Surface Tension
毛细现象的一个常见和经常研究的例子是从水平面悬挂在空气中的水滴。液体和气体之间的薄毛细表面界面产生切向表面张力，其提供内部和外部压力的平衡。杨-拉普拉斯方程历来用于建立液滴的平衡几何形状，将表面上的压力差与表面的平均曲率和假定为常数和各向同性的表面张力相关联。每单位面积的表面能通常简称为表面能，通常认为等于表面张力。应用变分法，在总势能最小的条件下，建立了轴对称液滴在引力场中的表面能与表面张力之间的关系。在这里，它示出的分析和实验，对于液滴的体积恒定的条件下，存在平衡态的表面张力小于水-空气界面的表面能。界面膜的表面张力随位置而变化，并具有各向异性。
2019-04-07 physics.class-ph physics.flu-dyn
Capillary adhesion of stick insects
本文通过同时测量活体印度竹节虫足垫的粘附力与接触几何，利用毛细粘附理论预测其分泌液体的表面张力为0.68–12 mN/m，揭示了低表面张力对润湿和适应基底的促进作用，为仿生可逆粘合剂设计提供依据。
2024-04-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Self-similar impulsive capillary waves on a ligament
我们研究了两个固体圆柱体之间的液体韧带的短时动力学，当其中一个圆柱体沿其轴线被脉冲加速时。一组一维方程的slender-slope近似被用来描述的动态，包括表面张力和粘性的影响。一个精确的自相似的线性化方程的解决方案是成功地与毫米韧带的实验相比。另一个非线性自相似的解决方案的全套方程的数值。线性和非线性解都表明，液体受圆柱体运动影响的轴向深度与$\sqrt{t}$相似。该非线性解具有一个特殊的特征，即存在一个最大驱动速度$U^\star$，在此速度以上解消失，这种现象可能与实验中观察到的大牵引速度下接触线脱钉有关。
2015-02-27 physics.flu-dyn
A singular integrable equation from short capillary-gravity waves
本文从具有表面张力的不可压缩流体的欧拉方程的列近似出发，在短波近似下导出了一个新的可积的1+1维表面运动的经典场论。再加上洛伦兹不变性，这个系统的解决方案，成为在有限时间内多值的新功能。
2003-03-20 hep-th nlin.SI physics.flu-dyn
Roughness on liquid-infused surfaces induced by capillary waves
注液表面（LIS）在层流和湍流中是一种很有前途的减摩、减污和减冰技术。以前的工作表明，这些表面容易受到剪切驱动排水。在这里，我们报告了一个不同的故障模式，使用直接数值模拟的湍流通道流注入液体的纵向槽。当液-液表面张力是小的和/或凹槽是宽的，我们观察到行波扰动的振幅大于粘性子层的湍流的界面上。这些毛细波引起增加阻力的粗糙度效应。用Miles的重力波理论解释了这些波的产生机制。如果临界层的平均流具有负曲率，则能量从湍流转移到LIS。给定的凹槽宽度，韦伯数和摩擦雷诺数的估计，我们提供的关系，以确定是否LIS的行为作为一个光滑或粗糙的表面在湍流。
2021-04-12 physics.flu-dyn
Drag on a partially immersed sphere at the capillary scale
本研究针对毛细尺度下带自由表面流中部分浸没的厘米级球体，通过实验与模拟结合探究阻力随浸没深度等因素的变化，揭示了额外阻力成因及润湿性等的影响。
2023-07-30 physics.flu-dyn
An asymptotic model for internal capillary-gravity waves in deep water
本文考虑了两层流体系统中界面毛细重力波的双向传播模型，该模型具有刚性盖条件，上层和下层具有更大的深度或无限大的深度。该系统是来自一个重新制定的欧拉方程的内部波不可忽略的表面张力的影响，在界面和相应的渐近模型下的Benjamin-Ono政权。本文还介绍了另一种单向模型，即正则化本杰明方程，它是本杰明方程的推广。讨论了新方程的适定性和孤波解的存在性。
2020-04-24 math.AP physics.flu-dyn
The Whitham Equation with Surface Tension
Whitham方程作为无粘不可压缩流体表面毛细重力波的非局部模型的可行性正在研究中。利用自由表面水波问题的哈密顿结构和Dirichlet-Neumann算子，导出了一个非局部哈密顿模型方程组。该系统具有重力和毛细管效应，当限制为单向传播时，系统简化为毛细管Whitham方程。数值结果表明，在不同的缩放制度的Whitham方程给出了一个更准确的近似自由表面的欧拉系统的问题比其他模型，如KdV，和Kawahara方程。在这里考虑的相对较强的毛细作用的情况下，KdV和Kawahara方程优于Whitham方程与表面张力只有非常长的波与负极性。
2020-02-20 cs.NA math.AP math.NA
A fully-coupled algorithm with implicit surface tension treatment for interfacial flows with large density ratios
本文提出一种适用于大密度比和粘度比界面流的全耦合算法，通过守恒形式方程和隐式表面张力处理突破毛细时间步长约束，并验证了能量守恒。
2024-10-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Finite-system size effects in gravity-capillary wave turbulence
Université Paris Cité, CNRS, MSC Laboratory, UMR 7057（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，MSC实验室）
研究通过实验探讨有限系统尺寸对重力-毛细波湍流的影响，发现通过调节波陡峭度或限制条件可改变波谱特性，并观察到从离散到连续波湍流的平滑过渡。
2026-01-14 nlin.CD physics.ao-ph physics.class-ph
Symmetrization of Thin Free-Standing Liquid Films via Capillary-Driven Flow
我们目前的实验研究的一个纳米尺度的圆柱形扰动在一个薄的粘性独立的聚合物膜的两个接口之一的松弛。在毛细作用的驱动下，膜流动并通过首先使两个界面之间的扰动对称化并最终加宽扰动而向平衡方向演化。一个全斯托克斯水动力学模型，该模型考虑了垂直和横向流动，并突出了系统的对称性。对称化时间取决于膜厚度、表面张力和粘度。
2019-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Exact solutions for submerged von Kármán point vortex streets cotravelling with a wave on a linear shear current
本文基于Schwarz函数与共形映射理论，求得了线性剪切流上与波浪共行的淹没von Kármán点涡街的新精确解，发现退化方程组在交错涡街情形下可产生多个物理容许解，扩展了剪切流中涡街平衡态的理论框架。
2023-03-31 math.CV physics.flu-dyn
Capillary Slinky: Equilibrium and Dynamics of Droplets in a Soft Spring
University of Oslo（奥斯陆大学）
研究软弹簧中液滴的平衡与动态行为，揭示表面张力对弹簧的激活机制及软弹簧中的主动流控制方法。
2026-01-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surface Tension dominates Insect Flight on Fluid Interfaces
在二维空气-水界面上飞行，身体重量由表面张力支撑，是一种独特的运动策略，非常适合水面上的环境生态位。虽然以前描述过的介体基础水生昆虫，如石蝇，界面飞行的生物力学从来没有被分析过。在这里，我们报告界面飞行作为适应行为睡莲甲虫（Galerucella nymphaeae，林奈1758），这也是灵巧的空中飞行员。我们提出了第一个定量生物力学模型的界面飞行昆虫，揭示了一个复杂的相互作用的毛细血管，空气动力学和神经肌肉力量。我们表明，睡莲甲虫使用他们的跗爪，重视自己的接口，通过流体接触线钉在爪。我们使用高速成像研究界面飞行轨迹的运动学，并构建一个描述飞行动力学的数学模型。我们的研究结果表明，非线性表面张力力使界面飞行大力昂贵相比，在相对较高的速度特性的睡莲甲虫的空中飞行，并导致混沌动力学自然出现在这些制度。我们确定的毛细管重力波阻力和振荡的表面张力的力量，占主导地位的界面飞行的关键作用，显示空气-水界面提出了一个从根本上修改的力景观扑翼飞行相比，空气。
2016-01-08 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Why is surface tension a force parallel to the interface?
回形针能浮在水上。汞滴不会在表面扩散。这些毛细现象是分子相互作用的宏观表现，可以用表面张力来解释。对于学生来说，表面张力的概念是相当具有挑战性的，因为微观的直觉往往与常见的宏观解释相冲突。在本文中，我们解决了一些概念性的问题，经常遇到的教学毛细现象。通过回答这些问题，我们提供了一个观点，调和宏观的观点，从热力学或流体力学，从统计物理学的微观视角。
2012-11-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Small-amplitude capillary-gravity water waves: exact solutions and particle motion beneath such waves
本文研究了有限水深水体中重力和表面张力共同作用下的二维周期表面波。在小振幅波的框架内，我们找到了描述粒子运动的非线性微分方程组的精确解，并描述了可能的粒子轨迹。所需的计算涉及椭圆积分的第一类，勒让德规范形式和可解的阿贝尔微分方程的第二类。一些图表的结果包括在内。
2011-06-20 math-ph math.MP physics.flu-dyn
The geometry and wetting of capillary folding
毛细管力涉及各种自然现象，从液滴破裂到云的物理学。如果涉及的长度尺度足够小，则来自表面张力的力也可以在工业应用中被利用。最近的实验研究表明，如何利用毛细作用折叠平面结构成三维配置，通过选择性地熔化聚合物铰链连接，否则刚性的形状。在本文中，我们使用理论计算来量化的几何形状和流体润湿的最终折叠状态的作用。考虑在二维和三维折叠，研究可能的接触角滞后的亲水性和疏水性的情况下，并解决的形状被折叠成连续无限的，有限的，弯曲的，扭结的，弹性的，我们能够推导出一个概述的几何参数空间可用于毛细管折叠。
2014-03-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Robust All-Mach Six-Equation Diffuse-Interface Method for Multiphase Flows with Surface Tension
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
提出一种稳健的全马赫数六方程扩散界面方法，结合HLLC求解器和低马赫数修正，准确模拟含表面张力的可压缩多相流，显著降低数值耗散并保持稳定性。
2026-09-11 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Non-Reciprocal Capillary Waves
Van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范德瓦尔斯-泽曼研究所物理学院）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）
研究非对称流体中毛细波的非互易行为，揭示奇黏性打破波的互易性，发现两种不同分支并产生反斯托克斯漂流。
2026-03-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary Flotation in a System of Two Immiscible Bose-Einstein Condensates
对空间非均匀的、囚禁的双组分冷原子玻色-爱因斯坦凝聚体在相分离模式下进行了数值模拟。已经首次证明，组分之间的表面张力使得可能存在较致密相的液滴漂浮在较不致密相的表面上。取决于谐波阱各向异性和其他系统参数，在极点或赤道处实现液滴的稳定平衡。液滴的漂浮有时甚至在存在附加的量子化涡旋的情况下仍然存在。
2021-09-02 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.flu-dyn
Interfacial-Thermo-Fluid-Adhesion Dynamics of Evaporating Capillary Bridges between Curved Surfaces
Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad（莫蒂拉尔·内鲁国立技术学院阿拉哈巴德分校）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
研究曲面间蒸发毛细桥的界面热流体粘附动力学，开发全耦合瞬态数值框架，综合分析多种因素影响，验证模拟方法，揭示蒸发特性受多种因素制约，明确马兰戈尼流主导及基板曲率等对毛细力和粘附力的影响。
2026-07-17 physics.app-ph physics.flu-dyn
Drop impact on superheated surfaces: from capillary dominance to non-linear advection dominance
本文研究过热表面上液滴撞击，通过高速全内反射技术测量最小气膜厚度，揭示了从表面张力主导到非线性平流主导机制的转变，并用耦合蒸发下液气动力学的标度关系合理解释了实验结果。
2023-04-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unexpectedly absence of Marangoni convection in an evaporating water meniscus
通常认为，在小尺度下，表面张力驱动的流动占主导地位。从限制在毛细管中的乙醇/甲醇的弯月面的蒸发诱导Marangoni对流在弯月面已被以前的研究人员调查。然而，Marangoni对流是出乎意料的缺乏在蒸发水弯月面限制在一个小的微通道，这是在这项工作中报告。利用共焦显微PIV技术对水弯月面附近的速度场进行了研究。水弯月面形成在填充有水的微通道的端部，保持弯月面暴露于大气。蒸发水弯月面附近的流动是由毛细流动补充弯月面失水和蒸发诱导温度梯度引起的浮力流动共同作用引起的。单向毛细管流动占主导地位的小毛细管尺寸，而循环浮力对流占主导地位，在较大的毛细管尺寸。本文所报道的在蒸发水弯月面处的非预期流动行为将有助于进一步研究界面现象。
2020-04-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary nanowaves on surfactant-laden liquid films with surface viscosity and elasticity
本研究通过分子动力学模拟和理论分析，发现表面活性剂通过降低表面张力和引入弹性能影响液膜纳米波，并利用Boussinesq-Scriven模型解释了表面粘度导致的波衰减减慢现象。
2023-06-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Energy spectrum of ensemble of weakly nonlinear gravity-capillary waves on a fluid surface
本文考虑非线性参数为$\varepsilon \sim 0.1 ÷0.25$的非线性重力-毛细波。对于这种非线性，时间尺度分离不会发生，动力学波动方程不成立。在这种情况下的能量级联建立在动态时间尺度（D-级联），并计算的增量链方程方法首先介绍了\emph{Kartashova, \emph{EPL} \textbf{97} (2012), 30004.}我们计算的第一次非线性重力毛细波的能量谱的解析表达式作为一个显式函数依赖于表面张力的比例重力加速度。它表明，它的两个极限-纯毛细和纯重力波的流体表面-与以前得到的结果相吻合。本文还讨论了D-级联模型与非线性波理论中几个已知模型如Zakharov方程、非线性Stokes修正频率的模共振和Benjamin-Feir指数的关系。这些连接是至关重要的理解和预测的各种多分量波动力学，从海洋学光学，从等离子体物理声学的能量传输的细节。
2014-06-14 nlin.PS physics.flu-dyn
