Thermostat for non-equilibrium multiparticle collision dynamics simulations
多粒子碰撞动力学（MPC）是一种基于粒子的复杂流体介观模拟技术，广泛应用于软物质体系的非平衡态模拟。为了保持限定的热力学状态，对于某些MPC变体，通常需要流体的热化。我们研究了三个恒温器对MPC流体在剪切或Poietille流中的非平衡性质的影响。在所有情况下，局部速度由因子缩放，该因子经由局部简单缩放方法（LSS）、类蒙特卡罗过程（MCS）或由动能的麦克斯韦-玻尔兹曼分布（MBS）确定。我们发现，各种缩放方案保持流动剖面不变，并保持当地的温度很好。从各种模拟中提取的流体粘度非常一致。此外，数值确定的粘度是在非常好的协议与各自的理论预测值。在平衡时，动态结构因子的计算表明，MBS方法非常类似于等温系综，而MCS程序在较大的碰撞时间步长下显示出绝热系统的特征。由于LSS方法的速度分布是非高斯的，我们建议应用MBS恒温器，即使在非平衡条件下，它也能产生正确的速度分布。
2015-01-23 cond-mat.soft
Hydrodynamics of Immiscible Binary Fluids with Viscosity Contrast: A multiparticle collision dynamics approach
我们提出了一个多粒子碰撞动力学（MPC）的实现分层不混溶流体$A$和$B$不同的剪切粘度的平面界面分离。模拟的流剖面施加稳定的剪切运动和随时间变化的剪切应力函数是在很好的协议与我们的连续流体动力学的复合流体的结果。波矢相关的横向速度自动关联函数（TVAF）在层的大体积流体区域的指数衰减，并同意单相各向同性MPC流体。此外，我们确定的流体动力学迁移率的嵌入式胶体球移动稳定平行或横向的流体-流体界面，从接口的距离的函数。所得到的迁移率是在良好的协议与水动力多极计算，为一个无滑球蠕动流动条件下移动附近的一个干净的，理想的平坦界面。所提出的MPC流体层模型可以直接实现，并且计算效率非常高。然而，由于MPC方法固有的空间离散化，该模型不能再现不混溶流体之间理想平坦界面的所有流体动力学特征。
2021-09-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Modeling hydrodynamic interactions in soft materials with multiparticle collision dynamics
多粒子碰撞动力学（MPCD）是一种灵活、鲁棒的细观计算技术，用于模拟软材料中溶剂介导的流体动力学相互作用。在这里，我们提供了一个关键的概述MPCD方法，并总结其电流强度和局限性。该方法的能力突出审查其最近的应用程序来模拟不同的现象，从复杂的流体和热渗透运输的流动，细菌游泳和活性粒子自组装。我们还讨论了突出的挑战和新兴的方法的发展，预计将大大扩大MPCD的适用性，以其他系统的技术重要性。
2019-02-27 cond-mat.soft
Hydrodynamic correlations in shear flow: A Multiparticle--Collision--Dynamics simulation study
通过解析计算和数值模拟，研究了多粒子碰撞动力学（MPC）流体在剪切流中的非平衡流体动力学关联。MPC流体的纳维-斯托克斯方程关于剪切流线性化，并且流体动力学模式被评估为动量矢量的展开。横向和纵向速度相关的剪切速率依赖性和各向异性进行了分析。我们证明了剪切流中的流体动力学关联是各向异性的，具体地说，两个横模不再相同。此外，我们的模拟揭示了纵向速度关联函数的频率和衰减的方向依赖性。此外，在剪切流中的标记流体颗粒的速度自相关函数的确定。各种水动力关联的模拟结果与理论预测吻合得很好。
2015-08-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Backtracking of colloids: a multiparticle collision dynamics simulation study
声音在中尺度系统动力学中的作用通常被忽略，因为相关的时间尺度通常比所有其他感兴趣的时间尺度小得多。然而，对于足够小的物体，以足够小的声速嵌入溶剂中，声音可以发挥至关重要的作用。特别是，类似粘弹性的行为已经在理论上预测为非粘弹性流体。这种效应是由于溶质粒子的运动和流体动力学涡旋的形成对声波的传播产生了干扰。我们证明了这种效果，称为回溯，在计算机模拟采用多粒子碰撞动力学的方法。系统地研究了声对溶质粒子动力学的影响，发现在长时间极限下，声对溶质粒子动力学的影响消失。因此，我们确认，在单粒子水平的声波效应可以忽略不计，在足够长的时间。
2011-08-26 cond-mat.soft
Force calculation on walls and embedded particles in multiparticle collision dynamics simulations
胶体溶液具有广泛的时间和长度尺度，因此在单个模拟中跟踪所有这些是不可行的。因此，必须应用某种形式的粗粒化。在这项工作中，我们使用多粒子碰撞动力学计划。我们描述了固体表面上的无滑移边界条件的一个特定的实现，能够提供正确的力S的固体绕过计算的速度分布或应力张量在流体中的表面附近。作为一个应用，我们测量了球形颗粒上的摩擦力，当它被放置在一个散装流体和当它被限制在一个狭缝。我们表明，无滑移边界条件的实施导致增强的Ensko g摩擦，这可以理解的分析。由于流体动力相互作用的长程性质，从模拟中获得的Stokes摩擦对模拟箱的大小很敏感。我们解决这个问题的狭缝的几何形状，显示系统大小的依赖性非常不同，从预期的3D系统，周期性的边界条件在所有方向上使用。
2011-02-14 cond-mat.soft
Residual Multiparticle Entropy for a Fractal Fluid of Hard Spheres
流体的剩余多粒子熵（RMPE）定义为每个粒子的过剩熵（相对于具有相同温度和密度的理想气体）$s_\text{ex}$和对相关贡献$s_2$之间的差值$Δs$。因此，RMPE表示由于涉及三个、四个或更多个粒子的空间相关性而对$s_\text{ex}$的净贡献。一个启发式的“排序”标准确定的RMPE的消失作为一个潜在的签名即将发生的结构或热力学过渡的系统从一个较不有序的空间组织的条件（冻结是一个典型的例子）。尽管如此，RMPE的知识是重要的，以评估非对多粒子相关性的流体熵的影响。最近，已经提出了一个精确而简单的分数维硬球流体的热力学和结构性质的建议$1<d<3$ [桑托斯，A.; López de Haro，M. \emph{Phys. Rev. E} \textbf{2016}，\emph{93}，062126]。这项工作的目的是使用这种方法来评估作为$d$和填充分数$ϕ$的函数的RMPE。据观察，对于任何给定的维数$d$，RMPE采取负值的小密度，达到负的最小值$Δs_{\text{min}}$在填充分数$ϕ_{\text{min}}$，然后迅速增加，成为正超过一定的填充分数$ϕ_0$。有趣的是，虽然$ϕ_{\text{min}}$和$ϕ_0$都随着维数的增加而单调减小，但$Δs_{\text{min}}$的值表现出非单调行为，在分数维$d\simeq 2.38$处达到绝对最小值。…
2018-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Simulation of microswimmer hydrodynamics with multiparticle collision dynamics
在这篇综述中，我们讨论了软活性物质系统的模拟，特别是使用多粒子碰撞动力学的方法，它解决了周围的流体动力学流动的粗粒度水平上的微游泳者的流体动力学的最新进展。首先，我们提出了一个简单的概述的基本模拟方法和微游泳者和流体之间的耦合。然后，我们回顾了目前的成就，模拟灵活和刚性的微型游泳者使用多粒子碰撞动力学，并简要总结和讨论可能的未来发展方向。
2020-09-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
From local to hydrodynamic friction in Brownian motion: A multiparticle collision dynamics simulation study
通过中尺度流体动力学模拟，由速度和力的自相关函数确定了刚性球形胶体颗粒在流体中的摩擦和扩散系数。胶体与滑移和无滑移的边界条件被认为是嵌入在流体中的多粒子碰撞动力学（MPC）建模与角动量守恒。对于无滑移边界条件，流体动力学产生众所周知的斯托克斯定律，而对于滑移边界条件，角动量守恒的缺乏导致流体动力学摩擦系数与经典结果相比减小。胶体扩散系数由速度自相关函数的积分确定，其中较短时间的数值结果与较长时间的理论流体动力学表达式相结合。这种方法的适用性证实了模拟沉积胶体。在一般情况下，我们发现只有轻微的偏离斯托克斯-爱因斯坦关系，甚至消失较大的胶体。重要的是，对于具有滑移边界条件的胶体，我们的模拟结果与经常假设的局部和流体动力学扩散系数的可加性相矛盾。
2016-03-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fluid contact angle on solid surfaces: role of multiscale surface roughness
我们提出了一个简单的分析模型和一个精确的数值研究，解释了粗糙度的作用，在不同的长度尺度上的流体接触角粗糙固体表面。我们表明，有没有简单的关系之间的分布的表面斜率和流体接触角。特别是，具有相同斜率分布的表面可能会表现出非常不同的接触角，这取决于表面具有粗糙度的长度尺度范围。
2015-08-17 cond-mat.soft
Multiparticle Collision Dynamics for Ferrofluids
本研究提出一种耦合多粒子碰撞动力学与磁性纳米粒子随机磁化动力学的铁磁流体介观混合模型，经磁粘效应验证，可用于探究磁流体流动及溶剂效应模拟。
2022-04-06 cond-mat.soft
Morphology of soft and slippery contact via fluid drainage
软质材料在流体中的接触形成过程伴随着流体的排出和弹性形变。因此，控制润滑压力和弹性之间的耦合提供了设计对湿表面或浸水表面具有可逆和动态粘附的材料的策略。我们的特点是弹性形变的纳米级粗糙度的软涂层，因为它的方法和接触的刚性表面在流体环境中。在接近过程中的润滑压力引起弹性形变并防止接触形成。我们观察到的变形配置文件是显着不同的弹性半空间时，所观察到的软涂层的厚度是可比的流体动力学半径。相比之下，我们表明，表面粗糙度有利于流体排水不改变的弹性形变。因此，弹性和滑动（由表面粗糙度引起）之间的耦合可能导致接触区域中的截留流体袋。
2018-09-28 cond-mat.soft
Simulating wet active polymers by multiparticle collision dynamics
嵌入流体中的活性布朗聚合物的构象和动力学性质取决于驱动机制的性质，例如，单体的自推进或外部驱动。在多粒子碰撞动力学（MPC）流体中的自推进和驱动的主动布朗聚合物的实现，捕捉两个驱动机制之间的显着差异。自推进单体的主动力自由性质需要MPC模拟方案的调整，其流和碰撞步骤，其中单体自推进速度必须在碰撞步骤中省略。MPC模拟结果的活性聚合物在稀溶液中的布朗动力学模拟结果占流体力学通过Rotne-Prager-Yamakawa张量的比较确认的实施的适用性。用静态和动态结构因子分析了聚合物的构象和动力学性质，讨论了动态结构因子随波数和时间的标度行为。动态结构因子显示各种活动引起的时间制度，取决于所考虑的波数，这反映了持续的扩散运动的整个聚合物在小的波数，和活动增强的内部动态在大波数。得到的模拟结果与理论预测进行了比较。
2022-01-21 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Transient fluid removal at soft interfaces: Contact-time-controlled squeeze-out in a cylinder-on-flat contact
Peter Grünberg Institute (PGI-1), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室）；MultiscaleConsulting（多尺度咨询公司）
该研究通过圆柱-平面接触实验，揭示了软界面瞬态流体去除由总接触时间主导，低速滑动下挤出过程与稳态接触一致，滑动诱导的弹性流体动力效应影响极小。
2026-08-11 cond-mat.soft
Electrowetting on dielectrics on lubricating fluid based slippery surfaces with negligible hysteresis
本文报道了用一薄层润滑液在硅基片上进行低电压电润湿以减小接触角滞后。在光滑且均匀的固体表面上，极难将接触角滞后（前进和后退液滴体积循环之间的接触角差）和电润湿滞后（前进和后退电压循环之间的接触角差）减小到10°以下。另一方面，粗糙表面上的电润湿滞后可能相对较大（>30°），因此它们对于大多数流体装置没有用处。在本报告中，我们证明了在固体电介质表面上使用薄的电介质润滑流体层导致光滑和粗糙表面上的接触角滞后以及电润湿滞后（< 2°）的急剧减小。随后拟合的Lippmann-Young电润湿方程的实验数据表明，介电润滑液层只负责平稳移动的三相接触线的液滴，并不影响系统的有效比电容。
2015-07-09 cond-mat.soft
The Role of Contact Angle Hysteresis for Fluid Transport in Wet Granular Matter
湿颗粒的结构决定了沙堡的稳定性。关于流体袋大小分布的实验数据对其来源是不明确的。我们发现，接触角滞后起着重要作用的平衡分布的桥梁的体积，而不是几何紊乱，因为通常proposetured，这有很大的影响，湿颗粒床的机械性能，包括历史依赖的流变学和降低的强度。我们的研究结果是使用一种新的模型，其中拉普拉斯压力，桥体积和接触角是与接触点相关的动态变量。在考虑接触线钉扎的同时，我们跟踪了每个桥的时间演变。我们观察到一个交叉的幂律衰减的毛细管压力的方差在晚些时候和饱和的方差桥体积连接到接触线钉扎的有限值。大规模的模拟表明，在桥网络中的液体传输的平衡动力学在早期很好地描述了一个平均场模型。最终桥体积的扩展可直接与接触角滞后的大小相关。
2015-08-06 cond-mat.soft
Contact angle measurements on superhydrophobic Carbon Nanotube Forests : effect of fluid pressure
本文研究了压力对水滴在超疏水碳纳米管森林上的接触角的影响。超疏水碳纳米管森林是从一个新的和简单的功能化策略，基于金-硫醇亲和力。使用一个专门设计的实验装置，然后，我们表明，这些表面能够承受高过剩的压力（大于10千帕），而不会过渡到粗糙侵入状态，因此保持其低粘附性能。连同该方法的相对低的技术成本，这种相对于压力的鲁棒性使得这种表面对于实际集成到微流体系统中非常有吸引力。
2005-05-09 cond-mat.soft
Statistical mechanics of dense granular fluids - contacts as quasi-particles
提出了一种新的第一性原理统计力学公式来描述缓慢和膨胀的颗粒流体，其中长时间的颗粒间接触破坏碰撞理论。所有重要的物理现象都发生在接触点上，它们被认为是可以出现和消失的准粒子。定义了一个接触势$ν$作为涨落的度量，并计算了每个粒子的平均配位数及其涨落的函数，将Edwards统计力学推广到慢动力学系统，当运动停止时收敛到慢动力学系统.将该理论应用于小围压极限下的单剪散粒体模型系统。推导出接触电位对剪切速率的依赖关系，从而可以通过实验校准$ν$，并预测配位数分布随剪切速率的变化。将下一个$ν=0$设置为堵塞点，其中临界平均配位数为$z_c$，找到那里的剪切速率的有限值$\dotγ_c$。一个简单的平均场论，然后产生缩放的平均配位数和它的波动附近的$\dotγ_c$。文献中的现有结果似乎支持这些预测。
2016-03-07 cond-mat.soft
Contact lines for fluid surface adhesion
当流体表面粘附到基底上时，接触线的位置进行调整，以使总能量最小化。这种附着力平衡意味着边界条件取决于特征表面变形能。我们开发了一个一般的几何框架内，这些条件可以系统地推导出来。我们治疗的刚性基板的粘附以及两个流体表面之间的粘附，并说明我们的一般结果几个重要的哈密顿涉及曲率和曲率梯度。其中一些以前已经使用非常不同的技术进行了研究，另一些则是我们所知的新技术。在我们的方法中变得清楚的是，除了毛细现象，这些边界条件不是局部力平衡的表现，即使表面应力的概念被适当地推广。包含高阶表面导数的哈密顿算子不仅对边界平移敏感，而且还注意到斜率甚至曲率的变化。相应的追加贡献的必要性和功能形式，都可以从我们的论述中轻易地得出。
2007-03-01 cond-mat.soft
Transient fluid removal at soft interfaces: Stationary squeeze-out and dynamic scraping in a block-on-flat contact
Peter Grünberg Institute (PGI-1), Forschungszentrum Jülich（彼得·格林伯格研究所）；State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室）；MultiscaleConsulting（多尺度咨询公司）；Sumitomo Rubber Industries, Ltd.（住友橡胶工业株式会社）；Decathlon Footwear industrial community（迪卡侬鞋类产业社区）
研究矩形橡胶块在不同润滑表面滑动时的瞬态摩擦，通过不同块状配置及等待时间实验，发现不同流体的去除方式，如甘油兼具固定挤压和滑动诱导去除，泥浆和油脂以滑动诱导刮擦为主，还给出加速流体去除方法及设计指导。
2026-07-28 cond-mat.soft
Asymptotic reductions of the diffuse-interface model, with applications to contact lines in fluids
扩散界面模型（DIM）是研究界面动力学的工具。特别是，它用于建模接触线，即，液体、气体和固体同时接触的曲线。与所有其他接触线模型一样，DIM还包含一个额外的假设：液/气界面附近的流动是等温的。在这项工作中，这一假设是检查的四种流体，所有常见的模型的接触线失败。它示出，对于这些流体（包括水）中的两个，等温性的假设不成立。
2021-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Complex contact-based dynamics of microsphere monolayers revealed by resonant attenuation of surface acoustic waves
基于接触的振动在颗粒材料的动力学中起着至关重要的作用。含有宏观粒子的降维系统已经获得了对振动颗粒动力学的重要见解。我们研究了固体基底上二维单层微米级微球的接触振动。激光产生的表面声波的共振衰减的测量揭示了三个集体振动模式涉及的微球的位移和旋转。为了识别模式，我们调整粒子间的刚度，这将改变水平旋转共振的频率，同时使垂直共振不受影响。从测得的接触共振频率，我们确定颗粒基板和颗粒间的接触刚度，并发现前者是一个数量级大于后者。这项研究铺平了道路，为调查复杂的基于接触的动力学的微粒介质，展示了一种新的声学超材料，并产生一种新的方法来研究微纳米接触力学在多粒子网络。
2015-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Contact angle dependence on the fluid-wall dispersive energy
本文用分子动力学模拟研究了截断和平移的Lennard-Jones流体在平行平板壁面间的汽液两相流动。因此，系统地改变流体分子和壁原子之间的不同色散相互作用的特征能量，以确定其对接触角的影响。温度也是变化的，覆盖了三相点温度和主体流体的临界温度之间的大部分范围。钝角和锐角之间的过渡被发现发生在一个温度无关的大小的流体壁色散相互作用能。在本模拟结果的基础上，流体-壁相互作用势可以调整到接触角测量。
2010-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Anisotropic Capillary Interactions and Jamming of Colloidal Particles Trapped at a Liquid-Fluid Interface
我们确定的毛细吸引力和平衡配置的颗粒被困在液体-流体界面由于钉扎的接触线。我们分析计算两个粒子之间的渐近相互作用能，数值计算，多体能量景观多达四个接触粒子。我们的结果与最近的实验结果一致。我们表明，一个系统组成的大量这样的粒子的行为作为一个堵塞的系统。
2001-12-17 cond-mat.soft
Percolation and Reynolds flow in elastic contacts of isotropic and anisotropic, randomly rough surface
在这项工作中，我们数值研究了各向同性和各向异性，刚性，随机粗糙表面和线性弹性的对立面之间的弹性接触，以及随后的雷诺流通过两个接触固体之间的间隙。我们发现渗流阈值取决于流体流动方向时，Peklenik数表示各向异性，除非系统的大小明显超过滚降波长平行于容易流动的方向。确认了接近0.415的临界接触面积。启发式校正的有效介质处理令人满意地提供了雷诺流体流动传导，例如，对于各向同性粗糙度，我们确定了精确的封闭形式的表达式，它只依赖于平均间隙和相对接触面积。
2020-10-26 cond-mat.soft
Validity of the "sharp-kink approximation" for water and other fluids
液滴在固体表面上的接触角是作用在液体分子和固体表面之间的基本原子尺度力的直接量度。在这项工作中，有效性进行评估的一个简单的方程，它近似地涉及到一个表面上的液体的接触角，它的密度，它的表面张力，和有效的分子表面电位。这个方程是在尖锐扭结近似下推导出来的，其中假设液体的密度分布在基底的一个分子直径内急剧下降。发现该方程满意地再现了氦在碱金属表面的接触角随温度的变化关系。根据室温附近预测和测量的接触角的比较，该方程似乎也适用于液体，如水在固体表面，如金和石墨。然而，我们得出结论，为了充分测试该方程对诸如水的流体的适用性，仍然有必要测量接触角的温度依赖性。我们假设，静电力的影响可以随温度增加，潜在地驱动润湿温度比使用当前理论预测的高得多并且更接近临界点，或者更低，更接近室温。
2008-03-18 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
Contact theorems for anisotropic fluids near a hard wall
本文从Born-Green-Yvon（BGY）方程出发，导出了各向异性流体单重态分布函数在硬壁附近接触值的一般表达式。这种关系包括两个独立的贡献。一个与相对于分子的给定取向的体分压有关。第二个与锚定现象有关，其特征在于分子与壁之间的直接相互作用。从这个关系，我们然后制定的接触定理的密度和序参量配置文件。结果示出的情况下，一个硬壁附近的流体。
2022-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A matter of shape: contact area optimization in soft lubrication
本研究通过分析可变形轴对称物体在流体中接近刚性基底的过程，发现尖锐形状可最大化中心接触并避免气泡截留，而钝形状则形成凹坑，且压力分布可由干接触力学预测，表明形状是软润滑中接触优化的关键设计参数。
2025-10-17 cond-mat.soft
Active nematics in corrugated channels
本研究通过多粒子碰撞动力学模拟，探究波纹通道中活性向列相流体的动力学，揭示了边界波纹结构对流动转变与流态的关键调控作用。
2024-10-16 cond-mat.soft
Ternary Free Energy Lattice Boltzmann Model with Tunable Surface Tensions and Contact Angles
提出了一个新的三元自由能格子Boltzmann模型。我们的模型的显着特点是，我们能够解析推导出并独立地改变所有的流体-流体表面张力和固体表面接触角。我们进行了一些基准测试：（i）双重乳液和液体透镜，以验证的表面张力，（ii）三元流体接触的一个正方形井比较的接触角对分析预测，和（iii）三元相分离，以验证多组分流体动力学是准确捕获。此外，我们还描述了如何在这里提出的模型可以扩展到包括任意数量的流体成分。
2016-02-19 cond-mat.soft physics.comp-ph
An efficient approach to approximating the pair distribution function of the inhomogeneous hard-sphere fluid
本文介绍了非均匀硬球流体对分布函数的一种近似。我们的近似利用我们最近发表的平均对分布函数在接触已被证明准确地再现平均对分布函数在接触不均匀的密度分布。这种方法实现了更高的计算效率比以前的方法，使专门固定内核卷积的使用，从而允许使用快速傅立叶变换的实现。我们比较我们的对分布近似与两个以前发表的作品和蒙特卡罗模拟的结果，显示出良好的结果。
2014-09-24 cond-mat.soft
Nematic fluid at a hard wall in the mean field approximation
在场论方法的框架下，我们研究了与硬壁接触的Maier-Saupe流体。所考虑的模型的对相互作用势由各向同性和各向异性Yukawa项。在平均场近似下证明了接触定理。对于指向矢垂直于壁面的情况，得到了密度和序参量分布的解析表达式。结果表明，在一定的热力学区域内，界面附近的两相流体比体相区的两相流体更稀，取向更不有序。
2013-03-22 cond-mat.soft
Nanoscale fluid structure of liquid-solid-vapour contact lines for a wide range of contact angles
我们研究了一个简单的流体的密度在平衡接触线附近的一个广泛的杨氏接触角40和135度之间的纳米级行为。切割的密度分布在不同位置沿接触线，解开的密度等高线图中观察到的膜的高度分布的明显的逐步增加。密度分布被用来计算沿接触线作用在基底上的法向压力。我们观察到，对于全范围的接触角，最大法向压力不能仅由吸附膜高度的曲率来预测，而是被软化-可能由液体-蒸气界面的宽度。然而，有些令人惊讶的是，吸附膜高度分布可以通过从平面计算获得的Derjaguin-Frumkin分离压力以非常好的精度预测，如在[Nold等人，Phys. Fluids，26，072001，2014]，在此我们证明该结果对于整个接触角范围都是有效的。这表明，虽然二维效应不能被忽略的正常压力分布沿基板的计算，一维平面计算的Derjaguin-Frumkin分离压力是足够的，以准确地预测吸附高度分布。
2017-08-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The contact theorem for charged fluids: from planar to curved geometries
当库仑流体被限制在两个平行的带电板之间时，与板接触的离子密度的差异与这些边界的表面电荷之间存在精确的关系。当边界是弯曲的时，它不再适用，并且我们计算出当流体被限制在两个同心球体（或圆柱体）之间时，在二维和三维空间中，它是如何推广的。因此，在细胞模型图片内执行分析。广义接触关系打开了可能性，以获得新的精确表达式，特别感兴趣的制度，强库仑耦合。重点讨论了圆柱体的几何结构，并对反离子蒸发/凝结现象进行了深入的讨论，得到了一些新的结果。与蒙特卡罗模拟数据吻合较好。
2014-10-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Micro-vorticity fluctuations affect the structure of thin fluid films
复杂流体界面的动态相互作用对发生在数十纳米尺度上的近接触相互作用高度敏感。这种相互作用是难以分析的，因为它们耦合自洽的动态形态的不断发展的接口，以及流体力学的间隙流体膜。在这项工作中，我们表明，在给定的幅度阈值以上，近接触的相互作用触发非平凡的微涡模式，这反过来又影响有效的近接触的相互作用，引起持续波动的涟漪在流体界面。在这样的制度，近接触的相互作用可能会显着影响宏观排列的乳液配置，如软流动的微流体晶体中出现的。
2020-05-13 cond-mat.soft physics.comp-ph
Hydrodynamic interactions of colloidal spheres under shear flow
浸没在流体中的颗粒通过流体交换动量，因此它们的布朗运动是相关的。利用多粒子碰撞动力学模拟方法研究了剪切流体悬浮液中两个胶体颗粒之间的相互作用。最近，该主题已经在微流体装置中通过光镊捕获的胶体颗粒的实验中[PRL，103，230602（2009）]以及理论上通过朗之万模型[Eur. J E，33，313（2010）]。尽管我们忽略了胶体的旋转自由度，并在胶体和流场之间采用了非常简单的耦合，但我们可以重现实验数据，并部分解释为什么它与理论不同。
2012-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Moving contact line of a volatile fluid
接近移动接触线的界面流动本质上是多尺度的。界面的形状和流动在中观和宏观尺度上继承了一个明显的界面斜率和正则化长度，两者都被称为Voinov后，从在微观水平上工作的动力学过程。在这里，我们解决了挥发性流体与其蒸汽平衡的情况下的这个内部问题。蒸发/冷凝通量然后由饱和温度对界面曲率的依赖性控制-所谓的开尔文效应。我们推导出的Voinov角和Voinov长度的衬底温度的函数的依赖关系。最后讨论了实验问题的预测的相关性。
2012-12-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A variational approach to the moving contact line hydrodynamics
在不混溶的两相流中，接触线表示流体-流体界面与固体壁的交点。当一种流体取代另一种流体时，接触线沿着壁移动。连续流体力学中的一个经典问题是移动接触线和无滑移边界条件之间的不相容性，因为后者导致不可积奇异性。最近发现的广义Navier边界条件（GNBC）提供了一种替代无滑移边界条件，可以解决移动接触线难题。我们提出了一个变分推导的GNBC通过最小能量耗散（熵产生）的原则，由Onsager制定的小扰动远离平衡。通过连续流体动力学模型的数值实现，它表明，GNBC可以定量再现从分子动力学模拟获得的移动接触线滑移速度分布。特别是，从移动接触线的完全滑移到近零滑移的过渡被证明是由幂律部分滑移制度，延伸到介观长度尺度。尖锐的（流体-流体）界面限制的流体动力学模型，以及一些一般的影响，滑动与无滑动，进行了讨论。
2006-02-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electric double layer structure close to the three-phase contact line in an electrolyte wetting a solid substrate
通过考虑楔形几何中的线性化Poisson-Boltzmann方程，近似了靠近三相接触线附近的固体基底的电解质中的双电层结构。的数学方法补充了文献中报道的半解析解，通过提供容易获得的特性信息的双层结构。特别是，该模型包含一个长度尺度，该尺度量化了从流体-流体界面到该边界影响双电层的距离。分析是基于对等位线的近似。在一个显著的接触角范围内，模型预测和数值结果之间达到了很好的一致性。量化流体-流体界面的影响的长度尺度与德拜长度成比例并且取决于壁接触角。结果表明，当接触角接近90°时，边界影响的范围有限。
2012-08-31 cond-mat.soft physics.class-ph
Static and dynamic properties of a particle-based algorithm for non-ideal fluids and binary mixtures
详细分析了最近提出的一种基于粒子的流体动力学有效排斥体积相互作用模型。的相互作用建模的随机多粒子碰撞，这是有偏见的，并依赖于当地的速度和密度。动量和能量在局部是完全守恒的。分析和测量了各向同性和弛豫平衡。它示出了如何离散时间投影算子技术可以用来获得格林-久保关系的传输系数。由于粘度较大，在速度自相关函数和应力关联函数中没有观察到长时间的拖尾。强烈减少自扩散，由于笼和秩序/无序过渡被发现在高碰撞频率，云组成的至少四个粒子形成立方相。这些结构通过测量跃迁上方和下方的对关联函数来分析。最后，该算法被扩展到二元混合物相分离以上的临界碰撞率。
2006-10-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Contact angles in the pseudopotential lattice Boltzmann modeling of wetting
在本文中，我们的目标是调查的实施接触角的赝势格子玻尔兹曼模型的润湿在一个大的密度比。赝势格子Boltzmann模型[X. Shan和H. Chen，Phys.Rev.E49，2941（1994）]是用于模拟多相流和界面动力学的流行的介观模型。在该模型中，接触角通常通过流体-固体相互作用来实现。对两种广泛应用的流固相互作用：基于密度的相互作用和基于赝势的相互作用，以及本文提出的一种改进的基于赝势的相互作用进行了数值研究，并在可实现的接触角、最大和最小密度以及寄生电流方面进行了比较。结果表明，赝势相互作用能很好地模拟小的静态（液体）接触角，但不能再现接近180度的静态接触角。与此同时，与其他两种流固相互作用相比，改进的赝势相互作用在最大密度和最小密度方面表现更好，更适合于模拟大接触角的流固相互作用.此外，当流固相互作用力的引入时，寄生电流被放大。增加汽液相之间的运动粘度比被证明是能够减少由流体-固体相互作用引起的寄生电流。
2014-10-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mesoscale simulation of soft particles with tunable contact angle in multi-component fluids
流体界面上的软颗粒在我们日常生活的许多方面发挥着重要作用，例如食品工业，油漆和涂料以及医疗应用。分析方法无法描述许多软颗粒悬浮液的复杂动力学的紧急影响，而实验通常只捕获散装性质或需要侵入性方法。因此，计算方法是补充实验工作的重要工具。然而，需要一种有效的和通用的数值方法来模拟许多软颗粒的稠密悬浮液。本文基于格子玻尔兹曼方法，提出了一种模拟多组分流体中软颗粒在流体-流体界面处及其附近的方法，并对颗粒吸附到流体-流体界面时由于流体-结构耦合而产生的平衡形状误差进行了表征。此外，我们表征的颗粒表面的优先接触角和颗粒的柔软度上的质心相对于流体界面的垂直位移的影响。最后，我们证明了我们的模型的能力，通过模拟一个软胶囊吸附到流体-流体界面上的剪切流平行的界面，和覆盖的液滴悬浮在另一种流体中的软颗粒具有不同的润湿性。
2019-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Interfacial fluid flow for systems with anisotropic roughness
我讨论流体在各向异性粗糙度固体之间的界面处的流动。我表明，随机粗糙表面各向异性的粗糙度，接触面积渗滤在相同的相对接触面积为各向同性的粗糙度，和Bruggeman有效介质理论和临界结理论给出了几乎相同的结果的流体流动传导率。这表明，在大多数情况下，在高放大率下观察到的表面粗糙度与流体流动问题无关，例如静态密封的泄漏和流体挤出。
2020-03-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interfacial free energy of a hard-sphere fluid in contact with curved hard surfaces
用分子动力学模拟计算了硬球流体与硬球和硬柱胶体颗粒之间的界面自由能γ，它是颗粒半径R和流体填充率η= ρσ^3/6的函数，其中ρ和σ分别是硬球的数密度和直径。这些结果验证了积分几何中的Hadwiger定理，该定理预言在一定的限制条件下，表面上流体的γ应该是平均曲率和高斯表面曲率的线性组合，该定理在球面和柱面的计算精度范围内是有效的，η约为0.42。此外，该系统的γ的早期结果[Bryk等人，物理评论E，68，031602（2003）]使用基于几何学的经典密度泛函理论的计算结果与Hadwiger定理有效的范围内的填充分数的当前模拟结果非常一致。然而，当η大于约0.42时，γ（R）显示出与Hadwiger形式的显著偏差，表明其用于高密度硬球流体的局限性。使用这项研究的结果与Hadwiger定理允许一个，在原则上，以确定$γ$任何足够光滑的表面浸入硬球流体。
2012-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluid structure in the immediate vicinity of an equilibrium three-phase contact line and assessment of disjoining pressure models using density functional theory
我们采用流体统计力学的方法，即密度泛函理论（DFT）和基本测量理论（FMT），研究了在长程分子间力存在下平衡三相接触线的纳米尺度行为。这使我们能够评估有效的哈密顿模型在接触线附近的预测质量。特别是，我们比较的结果平均场有效的哈密顿与分离的压力定义通过（I）的平面液体膜的吸附等温线，和（II）的法向力平衡在接触线。我们发现，使用（I）获得的高度分布显示出良好的协议与DFT-FMT平衡密度分布的吸附膜厚度的最大曲率和行为在大的膜高度。与此相反，我们观察到，虽然通过使用（II）得到的高度分布满足基本的总和规则，它显示出与DFT结果的吸附膜厚度的协议。验证了20、40和60度的接触角的结果。
2014-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Adhesion of fluid infused silicone elastomer to glass
用非极性流体溶胀的弹性体显示出作为防粘材料的潜力。研究了油分率和接触时间对聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶胀球形探针与平板玻璃表面粘附力的影响。PDMS探针用预定量的10 cSt硅油溶胀，以跨越PDMS不含流体（通过溶剂萃取）的范围，直至油饱和的极限。探针粘性测量表明，粘附力随着油分数的增加而迅速降低。粘附力的降低归因于PDMS-空气界面处存在过量的油。接触角测量和光学显微镜图像支持这一观察结果。对于给定的油馏分，粘附性也随着接触时间而增加。粘附力随接触时间的增加可以通过不同的竞争机制来解释，这些机制取决于油馏分，其中主导机制从提取到完全溶胀的PDMS变化。对于部分溶胀的PDMS，我们观察到，粘附最初增加，因为粘弹性松弛，并在很长一段时间内增加，因为接触老化。相比之下，完全溶胀的PDMS和玻璃之间的粘附力几乎不随时间增加，并且主要是由于毛细管力。虽然接触中的PDMS的松弛是很好地描述了一个粘-多孔弹性模型，我们没有看到的证据表明，多孔弹性松弛的PDMS有助于增加与玻璃的粘附力，无论它是部分或完全溶胀。
2022-11-04 cond-mat.soft physics.app-ph
Spatial correlations of hydrodynamic fluctuations in simple fluids under shear flow: A mesoscale simulation study
本研究通过介观模拟证明剪切流下简单流体的流体动力学涨落具有空间相关性，并详细揭示了横向与纵向速度相关性在不同波矢和方向上的衰减规律及长程相关性。
2017-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular dynamics and theory for the contact values of the radial distribution functions of hard-disk fluid mixtures
我们报告的分子动力学结果的接触值的径向分布函数的二元添加剂混合物的硬盘。将模拟数据与Jenkins和Mancini [\textbf{54}，27（1987）]和Santos等人[\textbf{117}，5785（2002）]提出的表达式的理论预测进行比较。这两种理论在数量上都在很小的范围内一致，这使得前者仍然是一个非常有用和简单的工具。后者（高阶和自洽）理论提供了一个小的定性校正低密度，是优越的，特别是在高密度域。
2004-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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
Modelling ternary fluids in contact with elastic membranes
本文提出了一个三元流体与弹性膜相互作用的热力学自洽模型。遵循自由能建模方法，并考虑到热力学定律，我们推导出三元流体流动和膜动力学方程。我们还提供了数值框架，模拟这样的流固耦合问题。它是基于格子玻尔兹曼方法，用于解决在欧拉描述的三元流体的演化方程，耦合到浸没边界法，允许膜运动方程求解拉格朗日系统。出于验证目的，考虑了放置在流体-流体界面处的弹性胶囊的配置。系统的模拟进行了详细的比较与参考的数值结果得到的表面进化，并证明了伽利略不变性的建议模型。所提出的方法是通用的，和广泛的几何形状可以模拟。为了证明这一点，在这里研究两个可变形胶囊之间形成的毛细管桥的问题。
2019-05-28 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Out-of-contact elastohydrodynamic deformation due to lubrication forces
我们的特点的时空变形的弹性膜在径向排水的流体从一个狭窄的差距。膜的弹性形变呈凹坑的形式，并阻止达到完全接触。在较薄的弹性膜的情况下，应力变得越来越多地由下面的刚性基底支撑，并且凹坑形成被抑制，这允许表面达到完全接触。我们强调的滞后，由于粘弹性的表面轮廓，并为一个给定的流体膜厚度变形导致更强的流体动力比刚性表面。
2015-11-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Triangle-Well and Ramp Interactions in One-Dimensional Fluids: A Fully Analytic Exact Solution
本文给出了粒子通过三角势阱和斜坡势相互作用的一维流体的热力学和结构平衡性质的精确热力学-力学解。与以前的研究相比，径向分布函数$g(r)$是通过傅里叶逆从结构因子中获得的，我们提供了一个完全解析的$g(r)$表示任何所需的距离。该解决方案是用来进行广泛的研究的状态方程，每粒子的过剩内能，剩余多粒子熵，结构因子，径向分布函数，和直接的关联函数。此外，散点图的桥梁功能与间接的关联函数用于衡量的超网链，Percus-Yevick和Martynov-Sarkisov关闭的可靠性。最后，在三角势阱模型下，得到了Fisher-Widom线和Widom线。
2018-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Molecular hydrodynamics of the moving contact line in two-phase immiscible flows
“无滑动”边界条件，即，在流体-固体界面处相对于固体的零流体速度在描述许多宏观流动方面非常成功。一个问题的原则时，出现的无滑移边界条件是用来模拟的流体动力学的不混溶流体的位移在附近的移动接触线，其中的界面分离两个不混溶的流体相交的固体壁。几十年前，人们就已经知道，移动接触线与无滑移边界条件是不相容的，因为后者意味着由于接触线附近应力的不可积奇异性而导致的无限耗散。在本文中，我们首先提出了一个问题的介绍性审查。然后，我们提出了一个详细的审查，我们最近的结果在不混溶两相流的接触线运动，从MD模拟连续流体力学计算。通过广泛的MD研究和详细的分析，我们发现了滑动边界条件的移动接触线，表示广义Navier边界条件。我们已经使用这一发现，制定了连续流体动力学模型，其预测是在显着的定量协议与分子水平上的MD模拟结果。这些结果证实了广义Navier边界条件的有效性，同时也开辟了在分子水平上进行具有物理意义的不混溶流动的连续流体动力学计算的可能性。
2005-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
