Comments on the compositional boundary condition for diffuse interface model of contact line
Cahn-Hilliard-van der Waals扩散界面模型常用于研究多相流的各个方面,如液滴聚并和接触线动力学。Cahn-Hilliard-van der Waals的原始模型使用了一种近似,该近似忽略了系统自由能的一些表面贡献,并且通过观察区域与系统外表面之间的大距离来证明。当考虑固体表面上的接触线的动力学时,这不是先验准确的。提出了一种修正的所谓的自然组成边界条件,通过最小化的表面贡献的系统的自由能的汽-液界面的一个单一的组件和准不可压缩的二元混合物的部分互溶液体。结果是在热力学平衡的停滞流体中获得的,但如果可以假设局部热力学平衡,则在流动中应该是有效的。
2014-08-28 physics.flu-dyn
Line tension from dual-geometry sessile droplet measurements: Combining contact-angle size-dependence data for axisymmetric and cylindrical droplets to determine the line tension
通过热力学分析,提出一种结合轴对称和圆柱形液滴接触角尺寸依赖性数据的新技术,以在主导阶提取接触线贡献并准确确定线张力。
2025-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Solid-Fluid Interaction with Surface-Tension-Dominant Contact
提出了一种新的三向耦合方法来模拟强表面张力驱动下固体与流体之间的接触相互作用。在我们的物理模型的核心是一个薄的液体膜,同时耦合到液体体积和刚性物体,促进准确的动量传递,碰撞处理和表面张力计算。该模型在混合欧拉-拉格朗日框架下进行数值计算,其中膜被建模为单纯网格,液体体积在背景笛卡尔网格上进行模拟。我们设计了一个整体求解器来求解液体、固体和膜三个系统之间的相互作用。我们通过一系列由强表面张力主导的刚性流体接触模拟来证明我们的方法的有效性,这使得能够忠实地模拟大量新的表面张力主导的现象,包括:密度比水高的物体可以漂浮在它上面;关于漂浮物体的“Cheerios效应”,通常不漂浮的物体相互吸引;表面活性成分引起的表面张力减弱效应。
2021-05-18 cs.GR physics.flu-dyn
On the moving contact line singularity: Asymptotics of a diffuse-interface model
三相接触线附近的固-液-气系统的行为被认为是使用一个扩散界面模型与固体无滑移和流体相指定的连续密度场。松弛的经典方法的一个尖锐的液体-气体界面和仔细检查的渐近行为的接触线接近示出解决与移动接触线问题的应力和压力奇异性。该模型的各种功能进行审查,旁边的扩展,将滑,有限时间松弛的化学势,或在墙上的前体膜。
2013-10-01 math-ph math.MP 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
Moving contact line dynamics: from diffuse to sharp interfaces
我们调和两个缩放法律已在文献中提出的滑移长度与移动接触线在扩散界面模型,通过证明每个应用在不同的制度的微观界面宽度$l$和宏观扩散长度$l_D= (Mη)^{1/2}$,其中$η$是流体粘度和$M$的流动性控制分子间扩散的比率。对于小的$l_D/l$,我们发现一个扩散的界面制度,其中的滑移长度尺度为$ξ\sim(l_Dl)^{1/2}$。对于较大的$l_D/l>1$,我们发现一个尖锐的界面制度,其中的滑移长度只取决于扩散长度,$ξ\sim l_D \sim (Mη)^{1/2}$,因此只有宏观变量$η$和$M$,独立的微观界面宽度$l$。我们还提供证据表明,修改模型的自由能泛函中的微观界面项似乎只影响扩散界面制度的滑移长度的值,与滑移长度仅取决于尖锐的界面制度的宏观变量一致。最后,我们证明了毛细管数的动态接触角的依赖关系是在良好的协议与理论预测的\cite{Cox1986},只要我们允许的滑移长度被重新缩放的无量纲prefactor。这个前因子似乎收敛到统一的尖锐的接口限制,但在扩散接口限制较小。使用三个独立的数值方法,在几十年的相关无量纲变量,得到的结果非常一致,表明我们的研究结果是免费的数值工件。
2015-11-20 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Line tension and wettability of nanodrops on curved surfaces
在本文中,我们研究了纳米滴的形成曲面(凸和凹)的分子动力学模拟,其中粒子通过Lennard-Jones势相互作用。我们发现,接触角是不受基板的曲率,与以前的实验结果一致。这意味着液滴的曲率响应于基底的曲率变化的变化可以从简单的几何考虑来预测,假设液滴的形状是球冠,并且体积通过曲率保持不变。由此产生的预测是在完美的协议与模拟结果,凸和凹基板。此外,我们计算线张力,即通过拟合的接触角为不同尺寸的液滴的修正的杨氏方程。我们发现凹面的线张力大于凸面,而零曲率的线张力有一个明显的最大值。发现该特征与表面上的液体的第一层中的颗粒的数量相关。
2017-07-13 physics.flu-dyn
Finite-displacement elastic solution due to a triple contact line
针对半无限弹性体三重接触线处经典解位移与能量发散的问题,本文引入各向同性表面应力,得到有限位移、脊状变形和有限能量的新弹性解,并验证了体积与表面 Green 公式。
2023-12-05 cond-mat.other physics.flu-dyn
A mathematical model for droplet separation by surface tension using contact cantilevers -- applications to {\it{in situ}} diagnosis and treatment
本文通过精确数学分析刻画了悬臂探测液体时弯月面的形状及最大高度、断裂体积等极值参数与表面张力系数和密度的显式关系,从而实现在一次操作中同时完成诊断与治疗。
2024-05-13 math.OC physics.bio-ph physics.flu-dyn
The microscopic origin of droplet line tension
Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院);Institute of Applied Materials-Microstructure Modelling and Simulation, Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院应用材料-微观结构建模与模拟研究所);Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院纳米技术研究所);Karlsruhe University of Applied Sciences(卡尔斯鲁厄应用科学大学);Institute of Digital Materials Science, Karlsruhe University of Applied Sciences(卡尔斯鲁厄应用科学大学数字材料科学研究所)
研究揭示了液滴线张力的微观起源,通过重力和压力效应解释其符号和大小变化,提供统一的物理解释。
2026-02-12 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
The multicomponent diffuse-interface model and its application to water/air interfaces
本研究利用多组分扩散界面模型的基本性质探究流体界面动力学与相变,证明平界面稳定性,分析液层蒸发与蒸气凝结规律,确定水-空气体系的模型参数并发现相关效应可忽略、界面流动近等温。
2022-12-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Delayed coalescence of surfactant containing sessile droplets
当两滴相同液体的固着液滴接触时,它们在毛细作用的驱动下合并成一滴。然而,当两个液滴具有不同的表面张力时,尽管是完全可混溶的,但聚结可能被延迟,或甚至完全停滞相当长的一段时间。一个暂时的非聚结状态出现,在此期间,液滴在其基底上移动,仅通过它们之间的细颈连接。现有文献涵盖了纯液体和低表面活性的混合物。在本文中,我们专注于大的表面活性的情况下,使用不同浓度的表面活性剂水溶液。结果表明,聚结行为可以分为三个制度,发生不同的表面张力和接触角的液滴在初始接触。然而,并非所有现象都可以单独从表面张力对比度或接触角来预测,而是也很大程度上取决于表面活性剂浓度。这表明,合并过程不仅是由流体力学和几何形状,但也取决于表面吸附的分子物理。
2018-03-27 physics.flu-dyn
Marangoni flow driven hysteresis and azimuthal symmetry breaking in evaporating binary droplets
研究发现负Marangoni数液滴中Marangoni流的滞后现象和轴对称破缺,揭示了蒸发过程中流体不稳定性与接触角的关系。
2025-04-20 physics.flu-dyn
Wetting failure and contact line dynamics in a Couette flow
研究了具有两种任意粘度不互溶流体的二维Couette系统的液-液润湿破坏。这个问题是解决了精确地使用尖锐的界面处理的流体力学(润滑理论)的毛细管数,粘性比和分离的规模,即滑移长度与宏观尺度的系统的函数。根据系统的有关参数,详细分析了临界速度的存在性,在临界速度以上没有稳态解。与现有的其他几何形状的分析进行了比较。数值分析方法也提出了,从多相扩展的晶格玻尔兹曼方程(LBE)的扩散界面模型的基础上。尖锐的界面和扩散界面模型进行定量比较面对面的扩散界面模型的适用性的正确限制。
2008-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Upscaling and Effective Behavior for Two-Phase Porous-Medium Flow using a Diffuse Interface Model
研究多孔介质两相流,提出耦合 Allen-Cahn Navier-Stokes 的双尺度模型,将孔隙尺度相分布与表面张力纳入 Darcy 尺度有效行为,发现相对渗透率与饱和度呈非单调关系,凸显孔隙尺度信息的重要性。
2023-06-30 math.AP physics.flu-dyn
Equilibrium Contact Angle at the Wetted Substrate
我们建立了一个新的模型的稳态接触角的液滴在润湿基板。覆盖基底的不可移除的薄液体膜由液体和固体分子之间的分子间力控制,我们使用标准分离压力近似来描述该分子间力。平衡分离压力与表面张力,我们发现液体表面的光滑形状。我们表明,我们可以提取一个有效的接触角从该地区的薄膜和液滴满足。重要的是,我们发现对于大液滴,接触角与液滴尺寸无关。相反,接触角由表面张力和分离压力参数通过适用于小和大接触角的简单公式确定。我们建议,比较我们的模型预测实验测得的接触角将能够约束分离压力模型的参数。
2022-07-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Computation of impinging droplet with soluble surfactants and dynamic contact angle
本文提出了一种计算表面活性剂液滴撞击水平面的任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元格式。该数值格式求解了含时的流体流动的纳维-斯托克斯方程、体相中表面活性剂输运的标量对流扩散方程以及自由表面和液固界面上表面活性剂的表面演化方程。模型中引入了表面活性剂对流动动力学的影响,包括表面活性剂依赖的表面张力和动态接触角。特别地,液滴的动态接触角$(θ_d)$根据接触线处的表面活性剂浓度和清洁表面的平衡接触角$(θ_e^0)$使用表面张力的非线性状态方程来定义。此外,表面力被包括在模型中作为表面应力张量的表面发散,其允许在不计算自由表面上的表面活性剂浓度的表面梯度的情况下并入Marangoni效应。除了网格收敛的研究和验证的数值结果与实验,吸附和解吸表面活性剂系数的润湿,部分润湿和非润湿液滴的流动动力学的影响进行了详细研究。结果表明,表面活性剂对润湿液滴的影响大于非润湿液滴。此外,当$ θ_e^0 $小于$90^\circ$时,接触线处表面活性剂的存在进一步减小平衡接触角,而当$ θ_e^0 $大于$90^\circ$时,接触线处表面活性剂的存在进一步增大平衡接触角。表面活性剂的存在对接触角没有影响,当$θ_e^0 =90^\circ$。数值研究清楚地表明,表面张力依赖的接触角。
2015-05-15 physics.flu-dyn
Diffuse interface modelling of soluble surfactants in two-phase flow
从平衡方程和能量不等式出发,建立了含表面活性剂的两相流相场模型,保证了模型的热力学一致性。通过一个正式的渐近分析,他们都与尖锐的界面模型。这两种情况下的动态以及瞬时吸附覆盖。相对于体积和表面自由能的选择的灵活性允许实现各种等温线和表面张力和表面活性剂之间的状态关系。数值仿真结果表明了该方法的有效性。
2013-03-11 math.AP physics.flu-dyn
Surface tension and wetting at free surfaces in Smoothed Particle Hydrodynamics
针对微纳尺度流动中主导的表面张力与润湿效应,提出了适用于光滑粒子流体动力学自由表面问题的高效可靠模型,通过模拟多类棘手的三维界面张力驱动流动问题验证了模型的鲁棒性与准确性。
2023-11-16 cond-mat.other physics.flu-dyn
Simulating Moving Contact Lines in Three-Phase Suspensions Using a Front Tracking Method
本研究针对三相多相流中的运动接触线问题,扩展了Front Tracking方法,提出显式追踪和隐式捕捉两种接触线模拟策略,引入虚拟界面技术,验证了二者精度相当,且隐式方法更易实现三维模拟。
2024-12-09 physics.flu-dyn
Disjoining Potential and Spreading of Thin Liquid Layers in the Diffuse Interface Model Coupled to Hydrodynamics
将流体动力学相场模型应用于固体表面的薄膜铺展问题。分离的潜力,负责修改附近的三相接触线的流体性质,计算从可解性条件的密度场方程与适当的边界条件施加在固体支持。在润滑近似下,导出了描述扩展膜运动的方程。在准平衡扩散的情况下,得到了正确的锐界面极限,并通过数值积分得到了样本解。它进一步表明,蒸发或冷凝可能会强烈影响附近的接触线的动态,并占相间运输的动力学延迟是必要的,以建立一个一致的理论。
2000-05-24 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Level-set method for accurate modeling of two-phase immiscible flow with moving contact lines
针对具有移动接触线的两相不混溶流动,提出了一种精确的界面水平集方法。Cox-Voinov模型用于描述运动接触线。采用分段线性界面法构造有符号距离函数并实现接触角边界条件。在静态和运动的流体界面的情况下,显示收敛行为的寄生电流进行了研究。压力和表面张力力平衡到静态抛物界面的机器精度,而当界面在均匀流场中平流时,速度误差随着网格细化而稳定减小。通过理论和实验的比较,研究了管内推进界面和毛细上升的移动接触线问题,并对该问题进行了验证。
2017-10-25 physics.flu-dyn
The Deformation of an Elastic Substrate by a Three-Phase Contact Line
杨氏对三相接触线平衡的经典分析忽略了液-汽表面张力的面外分量。虽然长期以来人们已经认识到,这种未解决的力必须通过固体基底的弹性形变来平衡,但由于基底的传统理想化意味着接触线处的应力发散,因此确定的分析仍然是难以捉摸的。虽然已经提出了一些理论来切断分歧,但没有一个理论与实验数据相吻合。我们使用荧光共聚焦显微镜测量了三相接触线附近薄弹性膜的表面和体积变形。面外变形通过线弹性理论很好地拟合,该理论结合了由于凝胶的表面张力而引起的面外回复力。该理论预测接触线附近的变形轮廓是无标度的,并且与基底的弹性模量无关。
2011-04-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mesoscopic modeling of a two-phase flow in the presence of boundaries: the Contact Angle
本文基于玻尔兹曼方程,提出了一个固体壁面与非理想流体相互作用的介观模型。根据液-气、液-固、气-固三相之间的表面张力,给出了接触角的解析推导。我们研究了接触角对模型的两个自由参数的依赖性,这两个自由参数决定了流体和边界之间的相互作用,即在分子动力学研究中壁面密度和壁面流体势的等效性。我们比较了流体力学极限的密度分布和表面张力的表达与数值模拟的分析结果。我们还比较了我们的两相方法与一些精确的结果为纯流体动力学不可压缩流体的基础上纳维-斯托克斯方程的边界条件由交替滑移和无滑移带。最后,我们将展示如何克服一些理论上的限制与离散玻尔兹曼计划,我们讨论了表面张力之间的等价性定义的机械平衡和麦克斯韦建设。
2006-02-03 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Finite element methods for a class of continuum models for immiscible flows with moving contact lines
RWTH Aachen University(亚琛工业大学)
本文提出一种有限元方法,用于模拟具有移动接触线的两相不可压缩流体,通过纳维-斯托克斯模型描述本体相动力学,考虑表面张力力(包括马兰戈尼力和粘性界面效应),采用扩展有限元空间稳定化技术处理演化界面,并通过尼茨切技术弱加Navier滑动条件,统一处理不同类型的表面张力和接触线力。
2015-10-12 cs.NA math.NA physics.comp-ph
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
Diffuse Interface Methods for Multiple Phase Materials: An Energetic Variational Approach
在本文中,我们介绍了一个扩散界面模型,用于描述涉及多个(两个或多个)相的混合物的动力学。通过能量变分法导出耦合流体动力学系统。系统的总能量包括动能和混合(界面)能。应用最小作用量原理(或虚功原理)推导动力学的保守部分,重点是混合能产生的应力张量的可逆部分。动态的耗散部分,然后通过一个耗散函数的能量法,在最小能量耗散的Onsager原则。最后的系统,由一组耦合的时间相关的偏微分方程,反映了各种保守力和耗散力之间的平衡,并支配速度和相场的演变。为了证明所提出的模型的适用性,已经进行了一些二维模拟,包括(1)在平衡的三相接触线处的力平衡,(2)上升的气泡穿透流体-流体界面,和(3)固体颗粒落入二元流体。在固体表面的滑移的影响已被检查与接触线运动和夹断现象。
2014-02-21 math.AP physics.flu-dyn
A diffuse-interface model for smoothed particle hydrodynamics
扩散界面理论为在非常广泛的材料中进行微观结构演化的建模和模拟以及在更大尺度上跟踪/捕获不同材料之间的动态界面提供了基础。光滑粒子流体动力学(SPH)也被广泛用于模拟流体和固体受到大变形,并具有复杂的动态边界和/或界面,但没有明确的界面跟踪/捕获是必需的,即使当拓扑变化,如破碎和合并发生,因为它的拉格朗日粒子的性质。在这里,我们开发了一个SPH模型的单组分两相流体的扩散界面理论的基础上。在该模型中,界面有一个有限的厚度和表面张力,取决于系数,k,梯度贡献的亥姆霍兹自由能功能和密度相关的均匀自由能。在该模型中,不需要定位表面(或界面)或计算界面处和界面附近的曲率。一维和二维SPH模拟被用来验证模型。
2018-08-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Relaxation of surface tension in the liquid-solid interfaces of Lennard-Jones liquids
通过分子动力学(MD)模拟中的直接测量,建立了Lennard-Jones(LJ)液体液-固界面的表面张力弛豫时间。主要结果是,弛豫时间被发现是弱依赖于我们的研究中使用的分子结构,并位于这样一个范围内,在缓慢的流体动力学运动的接口预计将处于平衡。动态润湿过程的建模和动态接触角数据的解释,我们的研究结果的影响进行了讨论。
2013-10-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Quantitative testing of robustness on super-omniphobic surfaces by drop impact
拒液表面的质量通过固着液滴在其上采用的表观接触角$θ_0$和表面可以承受而不被液体刺穿的液体压力阈值的值来量化,从而保持低摩擦条件。我们设计的表面覆盖有纳米线获得的气-液-固(VLS)生长技术,能够排斥大多数现有的非极性液体,包括那些非常低的表面张力,以及许多极性液体的中度到高表面张力。这些超全疏表面表现出视液体而定的125至160 $^{\circ}$的表观接触角。我们通过进行跌落冲击实验来测试表面对刺穿的鲁棒性。我们的研究结果表明,这种鲁棒性如何依赖于与液体的表面张力相关的杨氏接触角$θ_0$,并且纳米线的取向生长是鲁棒性的有利因素。
2010-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of oxidation on the Mechanical Properties of Liquid Gallium and Eutectic Gallium-Indium
液态金属表现出显著的机械性能,特别是大的表面张力和低粘度。然而,当暴露于空气时,这些性能受到氧化的极大影响。我们测量的粘度,表面张力,和接触角的镓(Ga)和共晶镓-铟合金(eGaIn),同时控制这种氧化周围的金属与浓度可变的酸浴。流变测量揭示了直接归因于氧化皮的屈服应力,该氧化皮掩盖了液态金属的固有行为。我们演示了如何通过缩放技术,崩溃低和高雷诺数数据的特性粘度可以获得精度。测量表面张力与悬滴法,我们表明,氧化物皮肤产生的表面应力,模仿表面张力,并开发一个简单的模型,将此与流变仪获得的屈服应力。我们发现,屈服应力,表面张力,和接触角都从固体状过渡到液体行为在相同的临界酸浓度,从而定量地证实,这些液体金属的润湿性是由于氧化皮。
2012-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mesoscale modeling of near-contact interactions for complex flowing interfaces
我们提出了一个多组分流动的中尺度动力学模型,增加了一个短期的强迫项,旨在描述在流体界面水平操作的表面张力和近接触的相互作用的综合效果。这种介观尺度的方法被证明是i)准确地捕捉弹跳碰撞液滴的复杂动力学的主要控制参数的不同值,ii)定量预测微通道中的致密乳液的有效粘度和iii)模拟在微流体聚焦器中形成所谓的软流动晶体。
2020-06-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Moving contact line with balanced stress singularities
一个困难,在经典的流体动力学分析的移动接触线问题,与无滑动壁边界条件导致不平衡的发散的粘性应力,重新审查与平滑,有限宽度的界面模型。在尖锐界面极限下的分析表明,粘性应力的奇异性可以被不平衡表面应力的另一个奇异性所平衡。动态接触角由表面张力、粘度、接触线速度和反映界面宽度与壁表面处第一分子层厚度之间的长度尺度比的单个无量纲参数决定。广泛使用的Navier边界条件和Cox假设也推导出以下相同的程序,允许有限壁滑移。
2008-06-24 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Time integration for diffuse interface models for two-phase flow
Institut für wissenschaftliches Rechnen, TU Dresden(德累斯顿工业大学科学计算研究所)
本文提出了一种扩散界面模型用于两相流的θ方案变体及三种新的表面张力线性化技术,通过引入额外的稳定力项或完全隐式耦合纳维-斯托克斯方程和卡恩-希尔利德方程,提高了时间步长限制并展示了该方法的稳定性与计算效率。
2013-07-08 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Revisiting fluid-wall interfacial tension
本文通过两种独立方法(界面分布不变性和外部势场极限)推导流体-壁面界面张力,无需确定分界面位置,两种方法结果一致,证明该张力可明确量化。
2023-12-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Contactless rheology of finite-size air-water interfaces
我们提出了非接触式原子力显微镜测量的刚性球和气泡在水中的微尺度的流体动力学相互作用。气泡的大小被发现有显着的影响,由于长程毛细变形的空气-水界面的响应。为了合理化的实验数据,我们开发了一个粘毛细润滑模型占有限尺寸效应。实验和理论之间的比较使我们能够测量空气-水的表面张力,没有接触,铺平了道路,对污染的空气-水界面的强大的非接触式张力测量。
2021-03-02 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
An Isoperimetric Sloshing Problem in a Shallow Container with Surface Tension
1965年,B. A. Troesch解决了确定容器形状的等周晃动问题,该容器形状使两类浅容器的基本晃动频率最大化:具有给定自由表面宽度和横截面积的对称管道,以及具有给定边缘半径和体积的径向对称容器[doi:10.1002/cpa.3160180124]。在这里,我们扩展这些结果在两个方面:(i)我们考虑表面张力对流体自由表面的影响,假设一个平坦的平衡自由表面连同一个固定的接触线,和(ii)我们考虑正弦波沿运河波数$α\ge 0$和空间周期$2π/α$ ;二维晃动对应的情况下$α= 0$。将我们最近的变分表征的液体晃动与表面张力的情况下,一个固定的接触线,我们得到的固定边缘的线性浅晃动问题,这是一个本征值问题的广义Sturm-Liouville系统。在没有表面张力的情况下,我们表明,最佳的浅运河是一个矩形运河的任何$α> 0$。在表面张力的存在下,我们解决了最大化的横截面明确为浅运河与任何给定的$α\ge 0$和浅径向对称容器与$m$方位角节点线,$m = 0, 1$。我们的研究结果表明,最大晃动频率的平方显着增加表面张力的增加。有趣的是,$α= 0$的最佳浅管道和最佳浅径向对称容器都不是凸的。作为我们的明确的解决方案的结果,我们建立收敛的最大化的横截面,表面张力消失,最大化的横截面没有表面张力。
2022-07-20 math.OC math.SP physics.flu-dyn
On the Consistency of Dynamic Wetting Boundary Conditions for the Navier-Stokes-Cahn-Hilliard Equations
本文研究Navier-Stokes-Cahn-Hilliard二元流体模型在尖锐界面极限下接触线动态润湿边界条件的一致性,通过Couette流基准算例验证扩散界面模型与尖锐界面模型结果高度吻合。
2024-07-08 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
A Diffuse-Interface Marangoni Instability
Southern University of Science and Technology(南方科技大学);National University of Singapore(新加坡国立大学);University of Twente(特温特大学)
本文研究了扩散界面中由马兰戈尼效应引起的不稳定性,发现临界厚度与马兰戈尼数成反比,揭示了扩散主导与对流主导的临界交叉点。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
A comparison of slip, disjoining pressure, and interface formation models for contact line motion through asymptotic analysis of thin two-dimensional droplet spreading
的接触线的运动进行检查,并绘制比较,在文献中提出的各种模型。在接触线处的压力和应力行为的准静态扩散的薄的二维液滴在平面基板上的原型系统中检查。分析的模型包括三个分离的压力模型的基础上范德华相互作用,极性流体的模型,和液体-气体扩散界面模型; Navier滑移和两个非线性滑移模型进行了研究,施加三个微观接触角边界条件(其中两个接触角条件具有接触线速度依赖性);和界面形成模型也被认为是。在某些参数制度,它示出所有的模型预测相同的准静态液滴扩散行为。
2014-09-01 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Feedback Stabilization of Tank-Liquid System with Robustness to Surface Tension
针对无壁面摩擦且具有表面张力的粘性圣维南偏微分方程组,构造了一个鲁棒镇定反馈律。圣维南系统描述了一个装有粘性液体的容器的运动。我们假设恒定的接触角之间的液体和壁的坦克,我们实现了无溢出的指数稳定与鲁棒性的表面张力通过使用控制李雅普诺夫函数(CLF)。建议CLF提供了一个参数化的家庭的集合,近似的状态空间从内部。基于CLF,我们构造了一个非线性镇定反馈律,使闭环系统在适当的范数意义下指数收敛到期望的平衡点。
2023-01-04 cs.SY eess.SY math.AP
Surface tension of multi-phase flow with multiple junctions governed by the variational principle
通过变分原理将两相流表面张力表达式推广到多相流,得到包含不同表面张力系数的欧拉方程,并数值验证了三相接触角问题。
2011-08-02 cs.NA math-ph math.DG