The effects of surfactant solubility on inertial Marangoni flow: theory and numerics
Princeton University（普林斯顿大学）
本文通过理论和数值模拟，系统研究了表面活性剂溶解度对惯性Marangoni流动的影响，建立了求解框架，并揭示了有限溶解度解与不溶性和无限可溶性极限解之间的联系。
2026-09-10 physics.flu-dyn
Electric modification of mode competition in viscous films with insoluble surfactants on vertical fibers
School of Astronautics, Beihang University（航空航天大学，北京航空航天大学）；Aircraft and Propulsion Laboratory, Ningbo Institute of Technology, Beihang University（飞机与推进实验室，宁波理工学院，北京航空航天大学）
研究不溶性表面活性剂和径向电场对垂直纤维上粘性液体薄膜稳定性的耦合影响，通过推导简化模型和线性稳定性分析确定不稳定模式，揭示电场位置β对模式的不同影响及相关变化规律。
2026-07-21 physics.flu-dyn
A model for transport of interface-confined scalars and insoluble surfactants in two-phase flows
本文提出一种新颖的两相流界面受限标量输运模型，采用中心差分离散实现非耗散，确保标量浓度场正定且与体积分数输运一致，有效防止标量向主体区域数值扩散。
2023-11-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Robust Lattice Boltzmann Method for Interface-Bound Transport of a Passive Scalar: Application to Surfactant-Laden Multiphase Flows
本文提出一种鲁棒中心矩格子玻尔兹曼方法，结合Jain-Mani变量变换求解界面约束标量输运方程，并与CACE及两流体流动求解器耦合，成功模拟了含表面活性剂液滴在剪切流中的变形与破碎。
2025-04-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Two-phase flow with surfactants: Diffuse interface models and their analysis
介绍了满足能量不等式的可溶性和不溶性表面活性剂的扩散界面和锐界面模型。我们讨论了它们之间的关系与渐近分析的帮助，并提出了一个特殊的扩散界面模型的存在性结果。
2016-10-26 math.AP physics.flu-dyn
A universal diffuse interface modeling framework for surfactants
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Bordeaux Polytechnic Institute（波尔多理工学院）
提出用于两相流中表面活性剂输运的通用扩散界面建模框架，基于三标量非平衡模型推导两个单标量模型，通过表面张力与纳维-斯托克斯方程耦合，经多种模拟验证，弥补了现有模型的不足。
2026-07-29 physics.flu-dyn
Tipstreaming of a drop in simple shear flow in the presence of surfactant
我们开发了一种多相SPH方法来模拟包含表面活性剂（表面活性剂）的任意界面，这些表面活性剂（表面活性剂）局部改变界面的性质，例如表面张力系数。我们的方法结合了表面扩散，运输表面活性剂从/到体相/从界面和体相中的扩散的影响。忽略传输机制，我们使用这种方法来研究不溶性表面活性剂对简单剪切流中液滴变形和破碎的影响，并在流体动力学视频中呈现结果。
2010-10-18 physics.flu-dyn
Thin film dynamics with surfactant phase transition
本文讨论了在一级相变附近的表面活性剂覆盖的薄液膜。在润滑近似，我们推导出两个耦合方程来描述膜的高度分布和表面活性剂的密度。热力学的表面活性剂被纳入通过一个Cahn-Hilliard型自由能功能，它可以被选择来描述不同的表面活性剂密度的两个稳定相之间的过渡。在这个模型中，固定均匀的解决方案的线性稳定性分析进行，并在一个和两个空间维度的数值研究在低密度相表面活性剂覆盖的薄膜中的液滴形成。
2009-07-15 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Role of surfactant-induced Marangoni stresses in retracting liquid sheets
在这项工作中，我们研究了不溶性表面活性剂的三维边缘驱动的收缩动力学薄水片在空气中的效果。我们采用界面跟踪/水平集方法，以确保充分耦合的表面诱导的Marangoni应力，界面扩散，和惯性。我们的研究结果与（牛顿）动力学的液体片边缘发现，表面活性剂的浓度可以防止，或延迟，打破的边缘。我们的模拟使用增长最快的瑞利-高原不稳定性驱动液滴脱离流体片（边缘）。这项工作的结果解开了重要的作用，马兰戈尼应力在回缩片动力学在大弹性数。我们研究了动力学对弹性数和界面刚性的敏感性。
2022-05-25 physics.flu-dyn
Spreading dynamics of reactive surfactants driven by Marangoni convection
我们考虑一些不溶性的表面活性物种沿水界面的传播动力学。该模型包括扩散，Marangoni对流和一级反应动力学。在粘性效应占主导地位的大施密特数区域，导出了非线性输运方程的精确解。我们表明，表面活性剂分布的方差随时间线性增加，提供了一个明确的定义，在实验中观察到的增强扩散系数。因此，该模型提出了新的见解樟脑颗粒在水-空气界面的驱动。
2019-04-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
A Two-Field Formulation for Surfactant Transport within the Algebraic Volume of Fluid Method
针对代数体积流体方法，提出双场公式追踪界面和主体浓度，耦合吸附/解吸源项，确保守恒，验证准确，实现表面活性剂输运的无缝集成。
2023-11-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Surfactant spreading in a two-dimensional cavity and emergent contact-line singularities
我们模拟对流Marangoni传播的不溶性表面活性剂在自由表面的粘性流体，被限制在一个二维的矩形腔。假设界面偏转很小，接触线固定在空腔的壁上，惯性被忽略。关于平衡态的表面活性剂输运方程的线性化允许动态的模态分解，其特征值对应于扰动的衰减率。相互正交的二维本征函数族的计算揭示了每条接触线附近的奇异流动结构，导致壁面剪应力的空间振荡模式和对数发散的压力场。这些奇异点在一个固定的接触线与动态压缩的表面活性剂单层，我们展示了如何可以通过弱表面扩散正则化。它们的存在突出了需要仔细处理的非定常对流为主的表面活性剂在有限域的运输计算。
2021-09-09 physics.flu-dyn
Direct numerical simulations of turbulent jets: vortex-interface-surfactant interactions
研究了不溶性表面活性剂对湍流射流时空演化的影响。我们使用三维数值模拟，并采用界面跟踪/水平集的方法，占表面诱导Marangoni应力。本研究建立在我们以前的工作基础上（Constante等人，2021年，《流体机械杂志》，922，A6），其中我们详细研究了在不存在表面活性剂的情况下的涡旋-表面相互作用。数值解得到了广泛的韦伯和弹性数，其中涡量产生的表面变形和表面引起的Marangoni应力。目前的工作表明，第一次，Marangoni应力的关键作用，所带来的表面活性剂浓度梯度，在形成连贯的，发夹状的漩涡结构。这些结构对三维界面动力学的发展有着深远的影响。我们还提出了理论表达式的机制，影响生产率的循环中存在的表面活性剂的一般，三维，两相流和突出的主导贡献Marangoni应力。
2022-10-18 physics.flu-dyn
Odd-viscosity induced surfactant-laden shear-imposed viscous film over a slippery incline
本研究针对含不溶性表面活性剂的光滑斜面降膜，建立Orr-Sommerfeld边值问题并数值求解，分析odd黏度、剪切、滑移等因素对Yih模、Marangoni模及剪切模稳定性的影响规律。
2023-05-04 physics.flu-dyn
A hybrid Volume of Fluid Phase-Field method for Direct Numerical Simulations of soluble surfactant-laden interfacial flows
Univ. Lille, CNRS, Centrale Lille, Univ. Polytechnique Hauts-de-France, UMR 8520, IEMN（里尔大学、法国国家科学研究中心、中央里尔学院、上法兰西高等工学院）；Institut Universitaire de France（法国国立高等教育学院）；Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology Roorkee（印度鲁尔基理工学院化学工程系）
提出一种混合VoF-相场方法，通过扩散相场平滑传输表面活性剂，结合吸附/解吸动力学和自适应网格细化，准确模拟可溶性表面活性剂对界面流动的影响。
2026-05-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Kinematic irreversibility in surfactant-laden interfaces
不溶性表面活性剂单分子层的表面剪切粘度通常强烈地依赖于其表面压力。在这里，我们表明，一个有界单层内移动的粒子打破了低雷诺数流动的运动学可逆性。洛仑兹互等定理允许这样的不可逆性计算，而无需求解完整的非线性方程，给出了表面压力依赖的表面粘度的首阶贡献。特别是，我们表明，一个磁盘的界面边界附近的平移或旋转的经验力的方向垂直于该边界。在无界单层，耦合模式的运动也可以导致非直观的轨迹，我们说明使用的马格努斯效应的界面模拟。这种微扰方法可以扩展到更复杂的几何形状，并更一般地扩展到2D悬架。
2017-05-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of imposed shear on the dynamics of a contaminated two-layer film flow down a slippery incline
本文分析了倾斜滑动壁面上的两层降膜在流顶面上施加外剪切作用下的线性不稳定性。流动的自由表面以及流体之间的界面被不溶性表面活性剂污染。这两个层的动力学由纳维-斯托克斯方程控制，并且表面活性剂输运方程调节不溶性表面活性剂在界面和自由表面的运动。通过沿流动方向和与流动方向相反的方向施加外部剪切来比较不稳定机制。耦合奥尔-索末菲方程组所考虑的问题是使用微扰技术和正常模式分析。利用谱配置法得到了Orr-Sommerfeld本征值问题对应的本征模。数值结果表明，较强的外部剪切使界面模态失稳。然而，一个稳定的影响的表面模式上的外部剪切注意到，如果剪切施加在流动方向上，这是在相反的表面模式上的表面活性剂负载的单层降膜施加外部剪切的作用。此外，在高雷诺数区与足够小的倾角剪切模式的主要不稳定性的影响进行了分析。在这种结构下，由于引力对表面不稳定性的影响较弱，因此剪切模相对于表面模占优势。剪切模式也可以通过在流向流的相反方向上施加外部剪切来稳定。由此可见，附加在两层降膜上的剪切力对控制不稳定性的姿态起着积极的作用。
2020-09-17 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
Energetic variational formulation for electrohydrodynamics of surfactant-laden droplets
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Duke University（杜克大学）
基于Onsager原理，提出含表面活性剂液滴与电场耦合的能量变分框架，导出控制方程并简化模型，数值模拟展示表面活性剂与电场对液滴动力学的耦合效应。
2026-06-16 physics.flu-dyn
Migration of a surfactant-laden droplet in non-isothermal Poiseuille flow
本文用解析法和数值方法研究了背景非等温Poillille流存在时含表面杂质的粘性液滴的运动。具体而言，界面Marangoni应力的影响，由于表面活性剂和温度的不均匀分布在液滴界面上的速度和方向的运动的液滴沿中心线的施加Poilluille流的存在下，线性变化的温度场进行了研究。在不存在热对流、流体惯性和形状变形的情况下，本体不溶性表面活性剂的界面输送由表面Peclet数决定，表面Peclet数代表表面活性剂的平流输送相对于扩散输送的相对强度。我们得到的解析解的表面Peclet数的小和大的值。对任意表面Peclet数的情况，得到了数值解，并与解析解进行了比较.取决于温度梯度的方向相对于所施加的Poilluille流，表面诱导的Marangoni应力影响的液滴速度不同。当所施加的温度在所施加的Poillille流的方向上增加时，与无表面活性剂的液滴相比，表面活性剂延缓液滴运动。然而，当所施加的温度在所施加的Poilluille流的方向上降低时，表面活性剂的存在可能会增加或减少液滴速度的大小，这取决于相关的管理参数。此外，对于特定的值的管理参数，我们观察到的液滴运动方向的变化，由于表面活性剂的存在下，这可能会产生显着的后果，在液滴的微流体系统的设计。
2016-09-26 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic migration of a surfactant-coated deformable drop in Poiseuielle flow
在这项研究中，我们试图探索的后果表面活性剂涂层上的电流体动力学操纵的平面Poiffielle流中的液滴运动。此外，我们考虑散装不溶性表面活性剂和表面活性剂浓度的表面张力的线性依赖性。随后使用双渐近摄动法在小电雷诺数和毛细管数的限制下的扩散为主的表面活性剂的传输机制。也超越了广泛采用的轴对称框架，在三维控制微分方程的耦合系统，然后解决了采用“广义兰姆解决方案技术”。关键变量的表达式表明，外部流的流动曲率，电场效应和表面活性剂的影响耦合在一个非平凡的方式，远远超出了线性叠加。一个仔细的调查表明，表面诱导的Marangoni应力相互作用的电流体动力学应力在一个高度耦合的方式。因此，在电导率和介电常数比、梅森数和所施加的电场方向的不同组合下，表面活性剂对液滴的纵向以及横向流迁移速度的影响不同。目前的结果可能是最重要的，在提供一个深刻的洞察力的基础上复杂的物理机制。最重要的是，表面活性剂在不同方向上选择性地控制液滴运动的能力使它们适合于在微流体装置中实现液滴的电致动的新自由度。
2018-06-26 physics.flu-dyn
Influence of interfacial slip on the suspension rheology of a dilute emulsion of surfactant-laden deformable drops in linear flows
本文研究了界面滑移对线性流场中液滴稀悬浮液的变形和乳状液流变性的影响。液滴充满了表面活性剂，这些表面活性剂是本体不溶性的，并且仅沿着界面传输。采用渐近方法进行本分析，以解决由于变形的液滴的非线性。分析是在两种不同的限制情况下进行的，即：表面扩散为主的表面活性剂运输和表面对流为主的表面活性剂运输。对于任何一种极限情况下，我们看两个常见的散装流-单轴拉伸和简单剪切流的液滴动力学。在任何一个阶段的流体惯性可以忽略不计的假设下，它表明，在液滴界面处的滑移显着影响的表面张力引起的Marangoni应力，因此液滴变形和乳液流变学。界面滑移的存在不仅使液滴变形减小，而且使乳液的有效粘度降低。液滴变形和有效粘度的下降被认为是更严重的限制情况下，表面对流为主的表面活性剂运输。对于施加简单剪切流的情况，由于液滴变形产生的法向应力差也由于界面滑移的存在而受到影响。
2018-01-17 physics.flu-dyn
Impact of droplets onto surfactant-laden thin liquid films
本文通过三维直接数值模拟研究不溶性表面活性剂对液滴撞击薄液膜冠飞溅的影响，揭示Marangoni应力延迟端部夹断、促进韧带合并并刚化界面。
2023-03-08 physics.flu-dyn
Cross-stream migration of a surfactant-laden deformable droplet in a Poiseuille flow
本文研究了悬浮在不溶于水的表面活性剂存在下的无限泊里叶流中粘性变形液滴的运动。假设流体和热量的对流传输可以忽略不计，我们进行小变形扰动分析以获得液滴迁移速度。液滴动力学强烈依赖于沿液滴界面的表面活性剂的分布，这是由表面活性剂的对流输送的相对强度相比，表面活性剂的扩散输送。目前的研究集中在以下两个限制：（i）当表面活性剂的传输是由表面扩散为主，和（ii）当表面活性剂的传输是由表面对流为主。在第一种极限情况下，可以看出液滴的轴向速度随着表面活性剂沿表面平流的增加而减小。另一方面，基于液滴相的粘度与载体相的粘度之比，在三个不同的制度下分析了横流迁移速度的变化。在第一制度的迁移速度随表面平流的表面活性剂的增加，虽然没有改变液滴迁移的方向。对于第二制度，液滴的横流迁移的方向根据不同的参数而改变。在第三种情况下，迁移速度仅受表面活性剂分布的任何变化的影响。对于较高的表面平流的表面活性剂的表面扩散相比的其他限制，液滴的轴向速度被发现是独立的表面活性剂的分布。然而，交叉流速度被发现，在表面活性剂分布的不均匀性的增加而减少。
2017-05-04 physics.flu-dyn
Effect of surface-active contaminants on radial thermocapillary flows
本文研究了在不溶性表面活性剂（杂质）存在下，由液-气界面处的温度梯度引起的热毛细蠕动流动。表面活性剂的对流扫掠导致密度不均匀性，其赋予界面面内弹性特征。这种机制进行了讨论的径向对称的温度场，在深水和浅水制度。当传质由对流控制时，发现表面活性剂从其尺寸与界面弹性成反比的区域耗尽。浓度场和速度场在耗尽区边界处均服从幂律。最后，它表明，这种奇异的行为被涂抹时，分子扩散占。
2019-12-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Competition between thermocapillary and solutocapillary flows in thin liquid films
本文研究了局部加热且含不溶性表面活性剂的薄液膜中热毛细与溶质毛细流动的竞争，基于润滑近似推导界面演化方程，发现溶质Marangoni数增大可抑制界面变形与速度，为理解热毛细系统提供定量工具。
2025-01-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear-driven dynamics of surfactant-laden droplets on rough substrates
University of Minnesota（明尼苏达大学）
通过润滑理论模型，研究不可溶表面活性剂液滴在粗糙基底上受外部流动驱动时的去钉扎行为，发现马兰戈尼应力通过抵消压力驱动流提高临界去钉扎压力梯度。
2026-06-03 physics.flu-dyn
Surfactant-induced-retardation in lateral migration of droplets in a microfluidic confinement
在本研究中，表面活性剂对液滴的横流迁移的作用进行了实验和理论研究。对于实验分析，使用葵花油作为载体相，DI水作为分散相，其与作为表面活性剂的Triton X-100混合。在微通道中使用T形接头以产生液滴。施加的压力驱动流的存在引起液滴变形并扰乱平衡，导致随后的表面张力沿界面重新分布。这进一步引起表面张力的梯度，从而产生显著改变液滴动力学的Marangoni应力。在随后的实验研究中，发现表面活性剂的存在降低了液滴的横流迁移速度。此外，它示出的表面活性剂在减少横流迁移的效果是显着增强的较大的液滴相比，在相同的时间跨度内的较小的一个，提供的通道高度保持恒定。此外，发现较大的表面活性剂浓度诱导液滴的横流迁移中的较大延迟，当液滴的初始横向位置更靠近通道中心线移位时，其效果减小。本分析可以应用于各种基于液滴的微流体以及医疗诊断设备，其中液滴轨迹的操纵是主要问题。对于理论上的对应，渐近方法是通过在散装不溶性表面活性剂的存在下，并假设流体的惯性可以忽略不计。我们的理论预测和实验结果之间得到了很好的匹配。
2018-03-20 physics.flu-dyn
Strongly nonlinear nature of interfacial-surfactant instability of Couette flow
最近发现的非线性阶段的不稳定性，由于在两种流体之间的界面处的不溶性表面活性剂的情况下的蠕动平面Couette流的薄膜和另一个厚得多的层进行了研究。耦合膜厚和表面活性剂浓度的强非线性长波演化方程的数值模拟表明，与所有类似的表面自由流动的不稳定性相比，没有量的界面剪切速率可以导致不稳定性的小幅度饱和。因此，当剪切为零时，流动是稳定的，但是对于非零剪切速率，无论多小或多大（同时保持低于由蠕动流动的假设设定的上限），它将达到与基本值的大偏差--后者的量级或更大。据推测，这一演变所需的时间增长到无穷大的界面剪切力接近零。它被证实，小振幅饱和度的缺乏是不是一个奇异的零表面扩散系数的界面表面活性剂。
2006-10-27 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
On the shear-driven surfactant layer instability
实验研究了位于含有不溶性表面活性剂层的水面上的源产生的对流的结构和稳定性。几种类型的源，这是不同的驱动力的接口，和两种表面活性剂具有不同的流变性能的应用程序，使人们有可能概括的结果，并制定一个统一的方法来描述在这项研究中观察到的流型。结果表明，无论源类型和表面活性剂的使用，所考虑的问题可以完全描述在两个无量纲参数。第一个是Homsy和Meiburg（J.Fluid Mech.，第139卷，1984年）。该参数是由表面活性剂和源在界面处形成的两个剪切应力的比率，并且它定义了在源附近的中心处的对流区的形成和在外围处的停滞区的大小。第二，称为表面瑞利数，本文首次介绍。这是造成滞流区内多涡流动结构出现的原因。我们假设，这种结构发生的结果，机械平衡的表面活性剂层的不稳定性的作用下的动量通量从亚相输送的粘性机制。基于我们的研究结果和其他研究者先前的报道，我们已经确定了表面瑞利数的临界值，并分析了这种不稳定性发生的可能性和条件，我们称之为剪切驱动的表面活性剂层（SDSL）不稳定性，通过解决界面流体力学的一些问题。
2021-01-07 physics.flu-dyn
Surfactant-induced Marangoni stresses and surface viscosity in Faraday instability
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
该研究扩展双流体弗洛凯公式，探究不溶性表面活性剂弹性与Boussinesq-Scriven表面粘度对法拉第不稳定性的影响，发现二者均增大onset加速度且趋近切向固定条件。
2026-10-14 physics.flu-dyn
Thermocapillary effect on the cross-stream migration of a surfactant-laden droplet in Poiseuille flow
本文分析了在不溶表面活性剂和沿流动方向线性变化的温度场的共同影响下，粘性液滴在无界Poiffille流中的运动。在忽略流体惯性、热对流和形状变形的情况下，通过渐近分析得到了无外力作用下的液滴速度。目前的研究集中在两个限制情况下的表面活性剂传输：（i）小的表面Peclet数，和（ii）高的表面Peclet数。热毛细作用引起的Marangoni应力，其强度相对于粘性应力的热Marangoni数表示，有很大的影响表面活性剂在液滴表面上的分布。温度场不仅影响液滴的轴向速度，而且对液滴的横流速度也有显著影响，尽管温度梯度与Poiffille流动方向一致。当所施加的温度在Poiffille流动的方向上增加时，液滴朝向流动中心线迁移。轴向和横流速度分量的大小随热Marangoni数的增加而增加。然而，当所施加的温度在Poiffille流的方向上降低时，轴向和横向流速度分量的大小都可以随着热Marangoni数而增加或减少。最有趣的是，液滴要么朝着流动中心线或远离it.Present研究表明，超过该液滴远离流动中心线的热Marangoni数的临界值，这是在形成鲜明对比的表面活性剂负载的液滴在等温流中的液滴总是朝着流动中心线的运动。
2017-01-11 physics.flu-dyn
Complex Fluid-Fluid Interface may Non Trivially Dictate Droplet Deformation in an Incipient Flow
本研究从理论上预测了界面粘度对复合液滴变形和体相流变学的影响。手头的系统包括同心复合液滴的稀乳液，其负载有表面活性剂并悬浮在线性流中。在这项研究中，考虑了两种类型的线性流动，即单轴拉伸流和简单剪切流。表面活性剂沿液滴表面的存在导致界面粘度的产生，其不同于本体。该界面粘度产生粘性阻力，该粘性阻力连同液滴表面上的本体流动引起的不均匀表面活性剂分布一起显著改变液滴动力学。对于本研究的渐近方法是用来解决扩散为主的表面活性剂运输的极限情况下的流场。假设的表面活性剂是散装不溶性和可忽略的惯性存在于流体流动中，它表明，界面粘度的存在下，减少了化合物滴的变形，并提高了稀释的双重乳液的稳定性。同时，乳液的有效粘度也随着界面粘度的增加而增加。对于大的界面粘度值，液滴变形被认为增加，因此双重乳液的稳定性是值得怀疑的。
2017-11-23 physics.flu-dyn
Thermally modulated cross-stream migration of a surfactant-laden deformable drop in a Poiseuille flow
在本研究中，我们调查的横向流迁移的变形液滴悬浮在非等温Poillille流中存在的散装不溶性表面活性剂。由于控制方程系统中存在的非线性，采用渐近方法，以捕捉各种影响参数之间的复杂和非平凡的耦合。在流体流动惯性和热能对流输运可忽略的假设下，通过小变形微扰分析得到了两种极限情况下的液滴迁移速度，即对流驱动的表面活性剂输运和表面扩散主导的表面活性剂输运.在这些限制的情况下，横向流动的液滴的迁移进行了研究，在相同的方向上施加的恒定的温度梯度，以及在相反的方向施加的流量。对于前一种极限情况，液滴总是向流动中心线迁移。对于高粘性液滴，其横流迁移的方向反转。当温度在施加的流动方向上降低时，横流迁移速度随着施加的温度梯度的增加而降低，直到达到临界点，在该临界点处没有横流迁移。超过临界点，横流速度的大小逐渐增加。低于临界温度梯度的液滴向流动中心线迁移;然而，高于临界温度梯度的液滴则远离中心线移动。对于表面活性剂运输为主的表面对流的其他限制情况下，横向流速度的大小被发现是显着更大，并在同一时间独立的液滴载体相粘度比。
2017-11-23 physics.flu-dyn
Confinement-induced drift in Marangoni-driven transport of surfactant: a Lagrangian perspective
本研究通过拉格朗日视角分析了受限液体薄膜中表面活性剂Marangoni驱动扩散的粒子轨迹，揭示了约束引起的漂移和流动反转现象，并利用最优输运理论求解Monge-Ampère方程高效生成墨流艺术图案。
2024-03-01 cond-mat.other physics.flu-dyn
On diffuse interface modeling and simulation of surfactants in two-phase fluid flow
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Linné Flow Centre Department of Mechanics School of Engineering Science Royal Institute of Technology（林奈流体力学中心力学系工程科学学院皇家理工学院）；Linné Flow Centre Department of Numerical Analysis School of Computer Science and Communication Royal Institute of Technology（林奈流体力学中心数值分析系计算机科学与通信学院皇家理工学院）
本文详细讨论了一种含单一可溶性表面活性剂的两相不相溶流体的相场模型，分析其适定性并指出在大量物理相关参数下模型数学上不适定，提出关键修改以扩大适用范围，并通过数值模拟验证理论结果和物理模型特性。
2012-10-05 cs.NA math.AP math.NA
A model for transport of soluble surfactants in two-phase flows
本文提出了一种用于两相流中可溶性表面活性剂输运的计算模型，采用中心差分离散实现非耗散特性，可证明保持浓度场正定性并防止人为数值扩散，数值实验验证了其准确性与鲁棒性。
2025-10-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Sliding of a liquid spherical droplet in an external insoluble liquid at low Reynolds numbers
本文首次将 Navier 滑移条件引入液-液边界，推导出广义 Hadamard-Rybczynski 方程，以解释低雷诺数下液滴运动偏离经典 HR 公式而更接近 Stokes 阻力的实验现象。
2025-02-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surfactant and gravity dependent inertialess instability of two-layer Couette flows and its nonlinear saturation
本文研究了两个不混溶流体层在垂直重力作用下的水平流动，流体层具有不同的密度、粘度和厚度，界面处存在不溶性表面活性剂。底部库埃特流是由通道壁的水平运动驱动的。线性和非线性阶段的（无惯性）表面活性剂和重力依赖的长波不稳定性研究使用润滑近似，这导致一个系统的耦合非线性演化方程的界面和表面活性剂的干扰。线性稳定性由简正模态的特征值问题确定。的界面，表面活性剂，速度和压力的扰动的增长率和振幅被发现解析。对于每个波数，有两个活跃的正常模式。对于每个模式，不稳定性阈值条件的系统参数的确定。特别是，它透露，对于某些参数范围内，即使任意强的重力不能完全稳定的流动。涡度厚度相位差与不稳定性的相关性，目前当重力的影响被忽略，被发现打破重力是重要的。在涡度不起作用的情况下解释了这两种模式不稳定的物理机制。与我们以前研究的半无限情况不同，在没有重力的情况下，表面活性剂不稳定性的小振幅非线性饱和是可能的。对于某些参数范围内，界面偏转是由一个解耦的Kuramoto-Sivashinsky方程，它提供了一个源项的线性对流扩散方程控制的表面活性剂浓度。数值模拟结果证实了界面波随界面的变化是混沌的，但两个混沌波的比值是常数。
2017-07-04 nlin.AO nlin.CD nlin.PS
Exact solutions for viscous Marangoni spreading
当表面活性分子在液体界面释放时，它们的扩散动力学由Marangoni流控制。虽然这样的马兰戈尼蔓延调查在不同的限制，精确的解决方案仍然很少。在这里，我们考虑沿深流体层的界面的不溶性表面活性剂的蔓延。对于二维Stokes流，最近表明，非线性输运问题可以精确地映射到复杂的Burgers方程[Crowdy，SIAM J. Appl. Math. 81，2526（2021）]。我们首先提出一个非常简单的推导这个方程。然后，我们提供了完全明确的解决方案，并发现，不同的初始表面活性剂分布-脉冲，孔，或周期性的-结果在不同的传播行为。在得到基本解的基础上，我们还讨论了表面扩散的影响。我们确定的情况下，传播可以被描述为一个有效的扩散过程，但观察到这种近似是不普遍有效的。最后，简要地考虑了具有轴对称的三维流动的情况。我们的研究结果应该提供参考解决方案的马兰戈尼蔓延，可以用荧光或光开关表面活性剂进行实验测试。
2022-09-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surfactant and gravity dependent instability of two-layer channel flows: Linear theory covering all wave lengths
本文对两个具有不同密度、粘度和厚度的不互溶流体层的两层平面Couette流进行了线性稳定性分析，该流体层由两个相互以恒定相对速度运动的无限平行板限定，沿界面和在重力存在下具有不溶性表面活性剂。本文将简正模方法应用于控制流动扰动的方程。这些方程，连同板和界面处的边界条件，产生线性特征值问题。当惯性被忽略时，速度振幅是双曲函数的线性组合，并得到一个二次色散方程的复杂的增长率，其中系数取决于纵横比，粘度比，基本速度剪切，Marangoni数马，测量表面活性剂的影响，和邦德数Bo，测量重力的影响。进行了广泛的调查，检查这些参数的稳定或不稳定的影响。有两个连续分支的正常模式：一个强大的分支，存在甚至没有表面活性剂，和表面活性剂的分支消失时，马$\downarrow 0$。由于增长率的显式形式的可用性，在许多情况下，数值结果与分析渐近性相证实。对于不太稳定的分支，不稳定波数的中波间隔（Halpern和Frenkel（2003））有时与长波间隔共存。我们研究的不稳定景观，确定的长波不稳定性的阈值曲线和中波不稳定性的临界曲线在（马，波）平面。研究了临界曲线极值点随粘度比等参数变化的规律，以及极值点的分叉点。
2018-12-03 nlin.AO physics.flu-dyn
Profile-Preserving Phase-Field Model for Surfactant Transport and Adsorption-Desorption in Two-Phase Flow Systems
本文提出一种保型相场模型，通过迭代细化界面分布和 delta 函数以消除浓度奇点并改善质量守恒，成功模拟了两相流系统中的表面活性剂输运与吸附-脱附动力学。
2025-04-27 physics.flu-dyn
On the rheology of a liquid-vapor interface
从理论上研究了非均质二元体系的质量和动量平衡。遵循吉布斯的体系被呈现为两个体相和一个表面相。通过与一些典型流变模型的比较，得到了有关界面位置的有用信息。结果表明，不溶性表面活性剂的表面相与等分子界面重合，而可溶性表面活性剂的表面相位于总质量密度为零的表面上。在这两种情况下，表面相接近于张力表面和运动学表面。
2011-04-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A hybrid lattice Boltzmann and finite difference method for two-phase flows with soluble surfactants
提出一种混合格子Boltzmann和有限差分方法模拟含可溶性表面活性剂的两相流，通过修正的Langmuir状态方程耦合流场与浓度场，验证了其准确性并揭示了表面活性剂对气泡上升的Marangoni阻碍效应。
2023-11-26 physics.flu-dyn
Where is liquid-vapor interface located in solutions?
将双组分汽液体系模拟为两个体相和一个二维表面相，并对质量和动量平衡进行了理论研究。将所得方程与一些典型的表面流变学模型进行比较，得到了有关界面位置的有用信息。它表明，表面相，设置在表面张力，符合不溶性表面活性剂的等分子界面，而它被放置在表面上的零总质量密度过剩的可溶性的。该模型的适用性表面静电也讨论了通过引入一个二维麦克斯韦方程的表面相。
2011-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Fluctuating Hydrodynamics Model for Nanoscale Surfactant-laden Interfaces
本文提出纳米尺度含表面活性剂界面的涨落流体力学模型，揭示表面活性剂对界面稳定性的影响及热涨落对其稳定作用的抑制效应。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
On the self-similarity of unbounded viscous Marangoni flows
本文研究了深层低雷诺数流体中由不溶性表面活性剂引起的Marangoni流动，通过自相似公式发现六种封闭形式的相似解，揭示了浓度分布的普适特征与演化规律。
2024-10-16 physics.flu-dyn
Blockage of thermocapillary flows by surface-active impurities
本文提出一个通用理论框架，通过将逆Marangoni数作为小参数线性化输运方程，定量描述低浓度不溶性表面活性剂对水-空气界面热毛细流动的阻塞作用，并与实验取得良好一致。
2024-09-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A thermodynamically consistent and conservative phase-field model for surfactant contact line dynamics with solid adsorption
School of Mathematics and Statistics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学数学与统计学院）；Hubei Key Laboratory of Engineering Modeling and Scientific Computing, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学工程建模与科学计算湖北省重点实验室）；The State Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学智能装备与技术国家重点实验室）
针对含固体吸附的表面活性剂接触线动力学，提出热力学一致且守恒的Allen-Cahn-Navier-Stokes相场模型，采用二阶方程与非线性守恒量，实现二阶精度并改善体积守恒，揭示吸附对润湿和剪切流下液滴行为的影响。
2026-09-23 physics.flu-dyn
A fast mesh-free boundary integral method for two-phase flow with soluble surfactant
针对含可溶性表面活性剂的斯托克斯流两相流模拟，提出大佩克莱特数下的无网格边界积分方法，结合因果版快速多极子法将时间卷积计算复杂度降至O(P log₂²P)，可推广至同类平流扩散问题。
2025-06-12 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Diffuse-interface modeling and simulation of the freezing of binary fluids with the Marangoni effect
School of Mathematics and Statistics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学数学与统计学院）；Hubei Key Laboratory of Engineering Modeling and Scientific Computing, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学工程建模与科学计算湖北省重点实验室）；The State Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学智能装备制造与技术国家重点实验室）
本文针对含固液相变、溶质输运和Marangoni效应的气-液-固多相流，提出满足约化一致性的扩散界面模型，结合格子玻尔兹曼方法求解，数值测试与实验数据吻合，可揭示冻结前沿与杂质的复杂相互作用。
2025-11-12 physics.flu-dyn
A diffuse-interface model for N-phase flows with liquid-solid phase change
School of Mathematics and Statistics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学数学与统计学院）；Hubei Key Laboratory of Engineering Modeling and Scientific Computing, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学工程建模与科学计算湖北省重点实验室）；The State Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学智能装备与技术国家重点实验室）
本文提出一种扩散界面模型，用于模拟具有固液相变的N相流，结合相场方法和焓基公式，通过源项处理相变引起的体积变化，并通过耦合格子玻耳兹曼方法验证了其有效性。
2026-03-24 physics.flu-dyn
Impact of a floating flexible plate on the stability of double-layered falling flow
本文研究了顶面带有漂浮柔性板的双层降膜流动稳定性，通过数值求解广义Orr-Sommerfeld特征值问题识别出四种线性稳定性模态，发现柔性板在有限波数区影响显著，提高其刚度可抑制低波数区的不稳定性。
2023-05-17 physics.flu-dyn
Light-Induced Manipulation of Passive and Active Microparticles
我们认为沉淀在一个固体壁颗粒，浸泡在水中含有光敏离子表面活性剂的小添加剂。它示出，具有适当的波长，光束强度分布，形状和大小的照明可以导致各种动态的，非稳态和稳态，粒子的配置。这些动态的，良好控制的和可切换的颗粒图案在壁是由于新兴的扩散渗透流，其起源于相邻的壁静电扩散层，其中表面活性剂的浓度梯度是由光引起的。传统的无孔颗粒是被动的，只能随着已经产生的流动而移动。然而，多孔胶体积极地参与壁处的流动产生机制，这也设置了它们的相互作用，可以是非常长的范围。这种光诱导的扩散渗透为操纵胶体颗粒并将其组装成各种图案开辟了新的途径。我们特别展示了如何创建和光学分裂的可调尺寸和形状的颗粒的受限区域，在那里，良好控制的流动诱导力的胶体可能会导致他们的结晶包装，形成稀释的晶格分离良好的颗粒，和其他国家。
2021-01-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
