Decreasing contact angles at accelerating three-phase moving contact lines
我们考虑放置在光滑均匀固体基底上的液滴从静止状态扩展到最终的平衡态。该问题是在一个模型的框架内进行数值研究，其中的接触角形成的液滴的自由表面与基板不规定作为一个函数的接触线速度，并已被发现作为解决方案的一部分。结果表明，在这种自发的蔓延，作为液滴开始移动和接触线加速，动态接触角与接触线速度，这是符合什么实验观察自发润湿报告，虽然它是相反的，在大多数模型中假设的目的是描述实验的“强制”蔓延。非平凡的方面，在一个有限元为基础的算法模型的实施进行了详细讨论。
2022-08-16 physics.flu-dyn
Marangoni-driven flow instability accelerates liquid-solid contact on atomically smooth mica
研究发现在潮湿大气中酒精液滴撞击原子级光滑云母表面时，Marangoni驱动的不稳定性会在液滴表面产生图案，从而加速液固接触的形成，且可通过改变液体组成来调控该不稳定性。
2025-01-31 physics.flu-dyn
Moving contact lines in a pure-vapor atmosphere: a singularity-free description in the sole framework of classical physics
我们在这里表明，即使在没有“正规化”的微观效应（即在壁或分离的压力/前体膜的滑移），实际上没有奇异性出现的移动接触线所包围的纯蒸汽的液体考虑。即使衬底过热，也没有与蒸发相关的奇异性。我们认为，在润滑近似和一个经典的单侧模型，接触线前进/后退以恒定的速度，或不动，突然开始在（正式）裸露的固体表面与零或有限的接触角。
2012-02-01 physics.flu-dyn
Fingering instability of thin films with an inclined contact line
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文针对工业生产薄膜时的指状不稳定性问题，采用润滑理论结合Greenspan滑移模型，通过数值与渐近方法研究带倾斜接触线的重力驱动薄膜的线性稳定性，明确了接触线倾斜对不同波长扰动的影响及物理机制。
2026-10-14 physics.flu-dyn
Applying contact angles based on a continuously moving contact line in 2D VOF simulations
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Institut Universitaire de France（法国高等学术研究院）
本文提出一种基于连续移动接触线的接触角方法，用于提高二维VOF模拟中平面和曲面固体表面接触角的精度和鲁棒性。
2026-01-04 physics.flu-dyn
Hydrodynamics of moving contact lines: macroscopic versus microscopic
流体力学界目前在评估宏观方法对流体力学问题的适用性边界方面存在分歧。纳米液滴的动力学可以用与宏观液滴相同的宏观方程来描述吗？在最大程度上，这个问题应该解决的移动接触线问题。这个问题自然是多尺度的，即使使用滑移边界条件的结果在虚假的数值解和超越停滞区的接触线附近的建模。在这份出版物中，它已被证明，通过宏观建模和分子动力学模拟之间的相互比较，一个小的，虽然自然的，改变边界条件是完全正规化的问题，并消除这些非物理效应是必要的。从分子动力学模拟的第一微观原理出发，对宏观方法应用于移动接触线问题的局限性进行了检验和验证。
2017-07-12 physics.flu-dyn
Steady moving contact line of water over a no-slip substrate
三重接触线的运动在许多应用中起着至关重要的作用，例如喷墨印刷、液体涂布和多孔介质中的排水（吸液）。为这些应用设计精确的计算工具，需要移动接触线的预测模型。然而，对三方接触线移动的基本机制还没有很好的理解，仍然存在争议。本文研究了在低毛细数体系中，在稳定条件下水、水蒸气与类二氧化硅固体表面接触线的运动。我们使用分子动力学（MD）与原子水模型来模拟两个移动平板之间的纳米级液滴。我们包括水分子和固体基质之间的氢键，这导致了亚分子滑移长度。我们基准两个连续的方法，Cahn-Hilliard相场（PF）模型和流体体积（VOF）模型，对MD结果。我们表明，这两个连续模型可以再现从MD得到的统计措施相当不错，在准确性的权衡。我们证明了相场迁移率参数和局部滑移长度的重要性，在准确地模拟移动接触线。
2020-04-05 physics.flu-dyn
Hydrodynamics of air entrainment by moving contact lines
研究了两种不混溶流体与化学均质运动固体板接触时的界面动力学。我们考虑两种流体的一般情况下，任何粘度比和一个板在任何方向上移动（拉或推浴）。该问题的研究是由两个模型相结合，即扩展到有限粘度比的润滑理论和格子玻尔兹曼方法。这两种方法都允许解决，以不同的方式，在两种流体和壁之间的三重接触的粘性奇点。我们发现这两个模型之间有很好的一致性，特别是对于小的毛细管数。当固体板移动得足够快时，可能发生一种流体夹带到另一种流体中。润滑模型的扩展到一个非零的空气粘度的情况下，在这里开发的，使我们能够研究的依赖性的临界毛细管数的空气夹带的其他参数的问题（接触角和粘度比）。
2013-03-06 physics.flu-dyn
An Investigation of Flow and Interface Dynamics Near a Moving Contact Line at Obtuse Contact Angles
Department of Mechanical & Aerospace Engineering, Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校机械与航空航天工程系）；Center for Interdisciplinary Programs, Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校跨学科项目中心）
该研究针对钝角动态接触角下的移动接触线流动问题，通过PIV实验和VoF数值模拟，揭示了接触线附近界面速度减速现象，验证了相关理论模型，为解决移动接触线奇异性难题提供了关键依据。
2025-10-29 physics.flu-dyn
Localised eigenmodes in a moving frame of reference representing convective instability
当对流不稳定机制与流向BiGlobal稳定性的方法，结果遭受的流向域截断长度和边界条件的敏感性。本文提出的方法解决了这种敏感性，通过考虑一个移动的参考系。在该框架中，频谱的特征在于离散的本征值，其对应的本征函数在向上和下游方向上均呈指数衰减。因此，截断边界可以放置得足够远，使得域长度和人工边界条件的变化都没有影响。的离散性质的频谱，使使用本地和非本地的稳定性的方法来执行一个独立的近似的BiGlobal特征解通过全球模式理论。我们证明，检索设置独立的解决方案，在固定的参考系中，所考虑的流是可能的。
2020-01-13 physics.flu-dyn
On the distinguished limits of the Navier slip model of the moving contact line problem
本文研究移动接触线 Navier 滑移模型在滑移参数趋于零时的行为，区分恒定时间与对数长时间两个显著极限，揭示滑移分别表现为正则微扰与主导阶奇异效应。
2014-09-25 physics.flu-dyn
A generalized, quasi-universal subgrid model for macroscopic moving contact line flows
Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（印度科学教育研究学院博帕尔分校）
针对宏观移动接触线流动，提出一种耦合Cox渐近关系与经验接触角模型的准普适亚网格模型，无需指定微观参数，可预测模拟并降低网格依赖性误差。
2026-09-29 physics.flu-dyn
A Hydrodynamic Model of Movement of a Contact Line Over a Curved Wall
传统的无滑移边界条件导致接触线处的不可积应力奇异性。这是一个主要的挑战，在数值模拟的两相流动与移动接触线。本文建立了一个二维流体动力学模型，描述了在曲面上作匀速运动的接触点处的速度场。该模型是经典Huh和Scriven流体动力学解[11]的扰动，该解仅适用于流过平壁的流动。流体动力学模型的目的是研究接触点附近流体的宏观行为。我们还提出了一个想法，流体动力学的解决方案可以用来规定宏观狄利克雷边界条件的速度在附近的移动接触点。仿真结果表明，基于非奇异边界条件的速度场能够准确地平流接触点。
2019-05-21 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulation of three-phase flows with moving contact lines on curved surfaces
在格子玻尔兹曼方法的框架下，发展了一种模拟任意复杂表面上含移动接触线的三相流动的数值方法。在这种方法中，不混溶的三相流是通过一个多松弛时间的颜色梯度模型，它不仅允许一个完整的范围内的界面张力，但也产生稳定的结果，为广泛的粘度比。引入特征线模型实现润湿边界条件，该模型不仅易于实现，而且能够处理任意复杂的具有指定接触角的边界。开发的方法首先验证了Janus液滴休息在一个平面上，一个完美的Janus液滴沉积在一个气缸上，和毛细管侵入的三元流体的各种粘度比的模拟。然后，它被用来研究一个复合液滴受到均匀的来流通过一个多柱结构，其中三个不同的值的表面润湿性被认为是。模拟结果表明，表面润湿性对液滴的动力学行为和最终流体分布有重要影响。
2021-02-09 physics.flu-dyn
Resolving the microscopic hydrodynamics at the moving contact line
运动接触线的分子结构和相应的宏观耗散的出现使运动接触线成为流体动力学的一个范例。通过新的平均技术，消除毛细波拖尾，我们实现了前所未有的分辨率在分子动力学（MD）模拟，并发现它们匹配的连续描述有限元法（FEM）得到的分子尺度。这使我们能够区分耗散在液-固界面（纳维滑移）和接触线，后者是可以忽略不计的，而光滑的基板考虑。
2022-11-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
An experimental investigation of flow fields near a liquid-liquid moving contact line
本研究利用粒子图像测速和折射率匹配技术首次实验测量液-液移动接触线附近两相流场，揭示界面减速与壁面滑移机制，填补了该领域空白。
2024-01-17 cond-mat.soft 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
The contact line behaviour of solid-liquid-gas diffuse-interface models
采用扩散界面模型，考虑固-液-气运动接触线，边界条件为固体表面无滑移。检查的渐近行为的接触线接近表明，放松的经典模型的尖锐的液体-气体界面，同时保留无滑移条件，解决了应力和压力奇异性与移动接触线的问题，而流体的速度是明确定义的（不是多值）。移动接触线的行为进行了分析的一般问题相关的任何密度依赖的动态粘度和体积粘度，和一般的微观接触角和双井自由能的形式。远离接触线，扩散界面模型的分析表明，纳维-斯托克斯方程和经典界面边界条件在尖锐界面极限中以领先阶获得，证明了Seppecher [Int.J.Eng.Sci. 34，977- 992（1996）]。对Seppecher的工作进行了更正，因为最初使用了不正确的解决方案形式。
2013-10-04 physics.flu-dyn
Applying Contact Angle to a 2D Multiphase Smoothed Particle Hydrodynamics Model
液滴在水平表面上的平衡接触角已使用平滑粒子流体动力学（SPH）进行建模。该模型能够准确实现静止和运动接触线的接触角。在该方案中，静态或动态接触角的期望值用于校正三相点附近的轮廓。这是通过校正接触线附近的曲面法线以及将液滴轮廓插值到边界中来实现的。仿真结果表明，一个紧密的匹配所选择的接触角值可以实现固定和移动的接触线。这种技术已被证明可以减少三相点附近的非物理剪切应力的量，并增强求解器的收敛特性。
2016-08-09 physics.flu-dyn
A Kinematic Evolution Equation for the Dynamic Contact Angle and some Consequences
本文用运动学方法研究了两相不可压缩流动的动接触线问题。其核心思想是根据传输速度场推导出接触角的演化方程。结果表明，所得到的方程具有简单的结构，并且用固体壁处的速度梯度表示接触角的时间导数。与另外施加的速度边界条件一起，它产生更具体形式的接触角演变。因此，运动学演化方程是分析接触角演化的工具。由于只在运动界面上需要输运速度场，因此当界面以其自身速度运动而与流体速度无关时，运动学演化方程也适用。我们将开发的工具应用到一类采用Navier滑移边界条件的移动接触线模型。我们推导出一个明确的形式的接触角演化的充分正规的解决方案，表明这种解决方案是非物理的。在最简单的模型中，这严格地表明，如果在接触线处存在某种奇异性，则接触角只能松弛到平衡。此外，我们分析了更一般的模型，包括表面张力梯度在接触线，在流体-流体界面的滑移和跨流体-流体界面的传质。
2019-02-01 physics.flu-dyn
Moving Contact Lines: Linking Molecular Dynamics and Continuum-Scale Modeling
尽管经过了几十年的研究，但运动接触线的建模仍然是流体动力学中的一个艰巨挑战，其解决方案将影响许多工业，生物和日常生活应用。一方面，分子动力学（MD）模拟有能力提供独特的洞察力的微观细节，确定接触线的动态行为，这是不可能的，无论是连续规模的模拟或实验。另一方面，基于连续统的模型提供了一个链接到系统的宏观描述。在这篇专题文章中，我们探讨了复杂的物理因素，包括表面活性剂的存在，通过MD模拟控制接触线运动。我们还讨论了连续介质和分子尺度建模之间的联系，并强调了这一领域未来发展的机会。
2018-11-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Subgrid moving contact line model for direct numerical simulations of bubble dynamics in pool boiling of pure fluids
本文提出一种用于纯流体池沸腾气泡生长DNS的亚网格移动接触线模型，基于多尺度理论结合广义润滑近似和Cox-Voinov公式，以局部过热度和微观接触角为输入，输出动态表观接触角和积分热流，适用于大于1 μm的网格。
2024-06-06 physics.flu-dyn
Inertial effects on flow dynamics near a moving contact line
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究通过实验、理论分析和数值模拟探讨了惯性在移动接触线中的作用，发现低雷诺数下流函数轮廓与粘性预测一致，但高雷诺数下惯性理论失效，需更复杂的模型。
2026-03-30 physics.flu-dyn
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
Molecular Origin of Contact Line Friction in Dynamic Wetting
亲水性液体，例如水，与亲水性基质形成氢键。氢键相互作用的强度和局部性阻止液体在衬底上滑动。然后问题出现了接触线如何在润湿过程中前进。使用大规模的分子动力学模拟，我们表明，接触线的进步，通过两个不同的过程中移动的接触线前面的单个分子：移动或取代其他液体分子。在这两个过程中，摩擦都发生在分子尺度上。我们测量接触线处的能量耗散，并表明它与液滴体积中的耗散具有相同的量级。随着接触角减小，摩擦显著增加，这表明热活化起作用。我们提供了一个简单的模型，是与观察一致。
2018-02-19 physics.flu-dyn
Local velocity variations for a drop moving through an orifice: effects of edge geometry and surface wettability
我们调查的速度变化内部和周围的重力驱动的下降的影响，并通过一个封闭的孔，其中的边缘几何形状（圆与尖锐的边缘）和表面润湿性（疏水与亲水）的孔的影响被认为是通过移动。利用折射率匹配和时间分辨粒子图像测速技术，我们量化了液滴撞击和运动通过圆边孔期间液滴和周围流体中能量的重新分布。测量结果显示了以下两个方面的重要性：a）液滴动能转移到周围液体中并在周围液体中消散，以及b）液滴动能在冲击和通过孔口期间由于内部变形和旋转而产生。虽然圆形孔口边缘防止液滴和孔口表面之间的接触，但是尖锐边缘促进在冲击时立即接触，从而改变近表面流场以及液滴通道动力学。对于一个尖锐的边缘疏水孔，接触线仍然局限于孔边缘附近，但滑动和钉扎强烈影响液滴的传播和结果。另一方面，对于尖锐边缘的亲水性孔口，接触线远离孔口边缘传播，并且它们的运动与液滴和周围流体中的全局速度场耦合。通过研究接触线传播的亲水性孔口表面与最小的下降渗透，我们表征两个阶段的下降蔓延，表现出幂律依赖与可变指数。在第一阶段，接触线在冲击惯性和重力的影响下传播。在第二阶段，惯性影响消退，接触线的传播主要是由于润湿性。
2018-04-18 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
Sub-harmonic parametric instability in nearly-brimful circular-cylinders: a weakly nonlinear analysis
在实验室法拉第实验中，弯月形波对小振幅强迫的谐波响应没有阈值，因此可能掩盖了参数波的不稳定性。它们的抑制可以通过借助于以静态接触角$θ_s=90^{\circ}$（满状态）固定在容器边缘处的接触线来实现。然而，在某些应用中，如基于液体的生物传感器的应用中，期望可调谐的弯月面波，其中它们可以通过稍微填充不足/过度填充容器（$θ_s\ne90^{\circ}$）来调节静态弯月面的形状而被控制，同时保持接触线固定在边缘处。在这里，我们将这种润湿条件称为近满。尽管基于Floquet分析的经典无粘性理论已针对钉扎接触线的情况进行了重新表述（Kidambi 2013），但考虑到（i）粘性耗散和（ii）静态接触角效应，包括弯月面波，使得此类分析实际上难以处理，并且仍然缺乏全面的理论框架。为了填补这一空白，在这项工作中，我们正式通过多时间尺度方法的弱非线性分析能够预测的影响（i）和（ii）的粘性亚谐波驻波在满和近满圆柱体的不稳定性开始。尽管所得到的振幅方程的形式实际上类似于通过对称性论证得到的形式（Douady 1990），但这里的规范形系数是从第一性原理数值计算的，从而使我们能够合理化和系统地量化由弯月面和次谐波参数波的相互作用引起的法拉第舌和相关分叉图上的修改。
2022-02-28 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
Power-Law Slip Profile of the Moving Contact Line in Two-Phase Immiscible Flows
大尺度分子动力学（MD）模拟结果表明，在运动接触线附近存在一个很大的$1/x$部分滑移区，其中$x$表示与接触线的距离.这种幂律部分滑移区域在大规模的自适应连续模拟的基础上，本地，连续流体动力学制剂，已被证明是成功的再现MD结果在纳米级。MD和连续模拟都表明在斯托克斯流态中存在通用滑移剖面，可由$v^{slip}(x)/V_w=1/(1+{x}/{al_s})$很好地描述，其中$v^{slip}$是滑移速度，$V_w$是移动壁的速度，$l_s$是滑移长度，$a$是数值常数。的接触线耗散的影响进行了讨论。
2004-03-01 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Computational Multiscale Model for Contact Line Dynamics
传统的无滑移边界条件会导致运动接触线处的不可积应力奇异性。这使得数值模拟具有挑战性，特别是当毛细管效应对流动的动力学至关重要时。本文提出了一种新的边界方法，适用于数值模拟两种不可压缩不可混溶流体在运动接触点存在下的流动。该方法是基于结合的表观接触角和接触点速度与斯托克斯流在平面界面的相似性解决方案之间的关系。角度和速度之间的关系可以通过理论论证或使用更详细的模型进行模拟来确定。这里的方法使用相场模型在一个微观域，与物理相关的参数为分子扩散和界面厚度。该方法被用来制定一个新的边界条件的速度。数值结果表明了该方法的有效性。
2017-09-14 physics.flu-dyn
Buckling instability of squeezed droplets
受最近实验的启发，我们从理论上考虑了有限面积表面上底部钉扎液滴的压缩。我们表明，如果液滴是充分压缩在顶部的表面，它将始终发展在临界压缩的形状不稳定性。当顶面是平坦的时，形状不稳定性恰好发生在液滴在钉扎表面处的表观接触角为π时，而与上表面的接触角无关，这让人想起Plateau首先观察到的关于液桥和固着液滴的过去工作。在临界压缩之后，液滴从对称形状转变为不对称形状。使液滴变形所需的力在临界点处达到峰值，然后逐渐减小，指示灾难性屈曲。我们的特点在液滴形状的过渡，在二维微扰分析以及三维数值模拟使用说明性的例子。当上表面不平坦时，简单的表观接触角准则不再成立，进行了详细的稳定性分析，以预测临界压缩。
2012-06-13 physics.flu-dyn
Entrainment of magnetic fluid by a moving boundary of a plane gap
Institute of Continuous Media Mechanics, Russian Academy of Sciences, Ural Branch（俄罗斯科学院乌拉尔分院连续介质力学研究所）
研究通过理论模型分析移动边界对磁流体薄膜的影响，提出优化参数以实现稳定接触并减少流体流失。
2026-03-18 physics.flu-dyn
Elastocapillary instability under partial wetting conditions: bending versus buckling
本文从理论上分析了浸入液池中的柔性板的弹性毛细不稳定性。我们表明，板可以弯曲，由于两个独立的不稳定机制，当液体部分润湿固体。对于接触角$θ_e > π/2$，切向作用于表面的毛细力压缩板，并可能引起经典的屈曲不稳定性。然而，由于垂直于表面的毛细作用力，出现了第二种机制。这些引起不稳定扭矩，对于任何接触角值$θ_e > 0$，该扭矩倾向于使板弯曲。我们将这些机制分别表示为“屈曲”和“弯曲”，并确定了两个相应的无量纲参数，管理弹性毛细血管的稳定性。不稳定性的发病确定解析和不同的分叉方案的实验相关的条件。
2011-09-15 physics.flu-dyn
A Level Set Method for the Simulation of Moving Contact Lines in Three Dimensions
本文提出了一种有效的数值方法，用于模拟三维运动接触线下的多相流。该数学模型由两种不可混溶流体的不可压缩纳维-斯托克斯方程组成，具有标准界面条件、沿着固体壁的Navier滑移条件和接触角条件，该接触角条件将动态接触角与接触线的法向速度相关联（Ren等人（2010）\cite{Ren10}）。在数值方法中，流体动力学的控制方程与水平集函数的平流方程相耦合。后者模拟流体界面的动力学。按照标准做法，通过在动量方程中引入界面上的奇异力来考虑界面条件。这导致在整个流体域中的单组控制方程。与界面条件的处理类似，通过在Navier滑移条件中引入作用在接触线法线方向上的奇异力来施加接触角条件。新的边界条件，它统一了Navier滑移条件和接触角条件，施加沿固体壁。该模型采用有限差分法求解。数值结果，包括收敛性研究，提出了均匀和不均匀的固体壁上的液滴的传播，以及重力下的倾斜板上的液滴的动力学。
2021-11-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Sharp-interface limits of Cahn-Hilliard models and mechanics with moving contact lines
该研究构建含非线性弹性的自由边界问题梯度结构，数值分析相场模型的锐界面极限，发现运动接触线存在时，Cahn-Hilliard迁移率标度指数α接近下限会产生显著误差。
2023-01-12 cond-mat.soft math.AP physics.flu-dyn
Sharp-interface limits of a phase-field model with a generalized Navier slip boundary condition for moving contact lines
通过渐近分析和数值模拟研究了运动接触线问题广义Navier滑移边界条件相场模型的锐界面极限。在边界条件中考虑了{迁移率}数和一个唯象的松弛因子的影响。在渐近分析中，我们专注于{迁移率}数是相同的顺序的Cahn数的情况下，推导出尖锐的界面限制的几个设置的边界松弛因子。结果表明，相场模型的尖锐界面极限是标准的两相不可压Navier-斯托克斯方程与几种不同的滑移边界条件的耦合。数值结果与分析结果一致，也说明了两个参数不同尺度下锐界面极限的不同收敛速度。
2017-10-25 math.AP physics.flu-dyn
Moving contact lines of power-law fluids: How nonlinear fluid rheology drastically alters stress singularity and dynamic wetting behavior
本文提出超越经典范式的幂律流体理论框架，统一解释前进接触线行为，揭示非线性流变学通过特征耗散长度改变应力奇点与动态接触角对速度的依赖，且预测与实验吻合。
2025-06-30 physics.flu-dyn
Comparison of Energy Stable Simulation of Moving Contact Line Problems using a Thermodynamically Consistent Cahn-Hilliard Navier-Stokes Model
液滴沿着固体表面滑动是自然界中经常观察到的现象，例如，树叶上的雨滴，以及在日常情况下，例如，在一个饮用玻璃杯里的水滴。为了模拟这种情况，我们使用相场方法。体模型由来自[Abels等人，数学修正数学修正应用科学，22（3），2012]。为了模拟接触线动力学，我们应用流体的广义Navier边界条件和相场的动态平流边界接触角条件，如在[Qian et al.，流体力学杂志，564，2006]。近年来，提出了几种方案来解决这个模型的数值。虽然它们在复杂性方面存在很大差异，但在热力学一致性方面，它们都满足某些基本性质。然而，一个准确的比较方案的影响上的移动接触线很少发现。因此，我们周到地比较了质量的数值结果与三个不同的计划和两个不同的体能量势。特别地，我们讨论了不同方案对滑动液滴的表观接触角的影响。
2019-09-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Capillary hysteresis induced by gap-resolved meniscus dynamics on Faraday instability in Hele-Shaw cells
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；South China University of Technology（华南理工大学）
通过直接建模横向间隙流动和接触角动力学，提出了一种间隙分辨方法，克服了传统间隙平均模型的局限性，推导出修正阻尼和线性法拉第不稳定性的振幅方程，并通过实验验证了模型的有效性。
2026-07-07 physics.flu-dyn
Patterned deposition at moving contact lines
当一种简单或复杂的液体从光滑的固体基底上退去时，它通常会留下一种均匀或结构化的沉积物。在后退的非挥发性纯液体的情况下，取决于弯月面的后退速度和系统的润湿性质，沉积物可以是液膜或液滴的排列。对于含有挥发性成分的复杂液体，例如，在聚合物溶液和颗粒或表面活性剂悬浮液中，沉积物可以是均匀的或结构化的溶质层，其结构范围从可以通过液滴的六边形或正方形排列与后退接触线正交或平行的线图案到复杂的分层结构。我们回顾了一些最近的实验和建模方法，特别侧重于介观水动力长波模型。结论部分提出了有待解决的问题，并对未来的发展进行了展望.
2013-07-03 cond-mat.soft 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
Contact Line Instability and Pattern Selection in Thermally Driven Liquid Films
已知在各种力的作用下在固体基底上扩散的液体表现出长波长接触线不稳定性。我们使用一个热驱动的水平表面上的传播的例子来研究如何使用反馈控制来改变流的稳定性，或选择模式。我们表明，热扰动的接触线后面的一定的空间结构，并与接触线从其平均位置的偏差成比例，可以完全抑制不稳定性。由于平均流的存在和空间不均匀的性质的扩散液膜的动态扰动是由一个非正常的演化算子，开辟了一个可能性的瞬态放大和非线性不稳定性。我们表明，在热驱动的情况下，非正常性可以是显着的，特别是对于小波数扰动，并跟踪的起源瞬态放大到一个大组的演化算子的本征函数的紧密对齐。然而，对于实验中可能出现的噪声值，我们发现瞬态放大不足以改变线性稳定性分析的预测或使所提出的控制方法无效。
2002-11-11 math-ph math.MP math.OC
Boundary conditions for dynamic wetting -- A mathematical analysis
Huh和Scriven在著名的论文中讨论了移动接触线悖论，从而在两相纳维-斯托克斯方程的框架内，对动态润湿的连续力学模型中的奇异性进行了广泛的科学讨论。由于无滑移条件引入了一个不可积的，因此非物理奇异性的模型，各种模型，以放松奇异性已被提出。许多松弛机制仍然保留一个弱的（可积的）奇异性，而其他方法则寻找在移动接触线处具有有限曲率和压力的完全正则解。特别是，最近引入的模型（Lukyanov，Pryer，Langmuir 2017）旨在通过修改边界条件获得正则解。本文将相容性分析的数学工具应用于动态润湿的连续介质模型。其基本思想是，边界条件必须在接触线处相容，以便允许正则解。值得注意的是，该方法允许计算显式表达式的压力和曲率局部移动接触线的正则解的模型Lukyanov和Pryer。结果发现，解决方案可能仍然是奇异的后一个模型。
2020-07-28 physics.flu-dyn
A Thermodynamically Consistent Model and Its Conservative Numerical Approximation for Moving Contact Lines with Soluble Surfactants
我们推导出一个连续的尖锐的界面模型与可溶性表面活性剂的移动接触线在一个连续一致的框架。该模型包括等温两相不可压缩纳维-斯托克斯方程的流体动力学和体\slash表面对流扩散方程的表面活性剂的传输。基于总自由能量耗散原理，推导了界面条件、滑移边界条件、动态接触角条件和吸附\slash脱附条件。特别是，我们恢复经典的吸附等温线从不同形式的表面自由能。然后在两个空间维度上对模型进行数值求解。我们提出了一个欧拉弱形式的纳维-斯托克斯方程与任意拉格朗日欧拉弱形式的表面活性剂输运方程。提出了有限元近似离散的两个弱的提法上的移动网格。所得到的数值方法被证明是保存的表面活性剂的总质量。通过使用所提出的模型及其数值方法，我们调查液滴的扩散和迁移在表面活性剂的存在下，并研究其依赖于各种无量纲吸附参数。
2021-04-06 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Polyelectrolyte adsorption at the solid-liquid interface favors receding contact line instability
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
研究通过高速高分辨率显微镜观察滑动滴液的退缩接触线动态，揭示粘弹性对退缩接触线不稳定性的影响，发现聚合物电荷对丝状物形成有关键作用。
2026-04-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic theory of de-wetting
在润湿现象的研究中，一个典型的问题是固体浸入液体浴或从液体浴中抽出的问题。在后一种去湿情况下，存在临界速度，高于该临界速度，静止接触线不再可持续，并且液体膜沉积在固体上。证明这种行为是一个流体动力学不稳定的接触线附近，我们提供了第一个理论解释的一个经典的预测，由于Derjaguin和Levi：不稳定发生时，外部，静态弯月面接近的形状对应于一个完美的润湿流体。
2003-12-24 physics.flu-dyn
Toward a description of contact line motion at higher capillary numbers
由于分散的粘性力，靠近运动接触线的液体表面高度弯曲。因此，必须在接触线处调用微观物理，并与更远的流体动力学解相匹配。这种匹配已经为各种模型做过了，但总是假设消失速度的极限。这排除了当前最感兴趣的现象，特别是接触线的稳定性。在这里，我们将微扰理论扩展到任意阶，并计算有限速度修正现有的结果。我们还研究了微观物理对界面大尺度形状的影响。
2003-12-31 physics.flu-dyn
Capillary instability on a hydrophilic stripe
最近的实验表明，当水的圆柱形片段的体积增加超过临界体积时，填充在疏水表面上的亲水性条带的水的圆柱形片段显示毛细不稳定性，在临界体积时，它们在表面上的表观接触角达到九十度（Gau等人，Science，283，1999）。令人惊讶的是，流体段并没有像经典的瑞利-高原不稳定性所预期的那样分解成液滴，而是显示出长波长的不稳定性，所有多余的流体沿着每个条纹聚集在一个凸起中。我们在这里考虑与这种设置相关的流动不稳定性的动力学。我们进行了线性稳定性分析的毛细流动问题的无粘限制。我们首先确认以前的工作表明，所有的圆柱段是线性不稳定的，当（且仅当）他们的表观接触角大于九十度。然后，我们证明，最不稳定的波数的表面扰动减少到零的表面上的流体的表观接触角接近九十度，使我们能够重新解释在实验中创建的凸起作为零波数毛细管不稳定性。一个变化的稳定性计算也被认为是一个亲水性的条纹位于楔形几何形状的情况下。
2009-04-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stagnation points at grain contacts generate an elastic flow instability in 3D porous media
本研究通过成像两种几何结构（SC、BC）的3D有序多孔介质中聚合物溶液流动，发现弹性流动不稳定性源于颗粒接触处驻点而非单颗粒极性表面，揭示其几何依赖性及驻点诱导应力对宏观阻力的主导作用。
2024-12-04 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Surfactant-dependent contact line dynamics and droplet spreading on textured substrates: derivations and computations
我们研究了液滴的扩散，不溶性表面活性剂覆盖其毛细管表面，在纹理基板上。在这个过程中，表面张力依赖的表面张力主导了整个动力学行为，特别是运动接触线。这使我们能够推导出由不溶性表面活性剂铺设的液滴的完整动力学：（i）移动接触线，（ii）毛细管表面的演变，（iii）在接触线处具有边界条件的该移动表面上的表面活性剂动力学，以及（iv）液滴内部的不可压缩粘性流体。我们的推导基于Onsager的原理与瑞利耗散泛函的液滴内的粘性流动或毛细管表面的平均曲率的运动。我们还证明了粘性流的瑞利耗散泛函比平均曲率运动的瑞利耗散泛函强。结合纹理衬底轮廓后，我们设计了一个数值方案的基础上无条件稳定的显式边界更新和移动网格，这使得许多具有挑战性的例子显示显着影响的表面活性剂的液滴变形的有效计算。
2021-10-02 cs.NA math.AP math.NA
Hydrodynamic Instability Induces Spontaneous Motion of Floating Ice Discs
National University of Singapore（新加坡国立大学）
针对浮冰盘自发运动机制不明的问题，结合数值模拟与标度分析发现热对流不稳定性打破对称性可触发冰盘运动，统一了已有实验观测并建立预测判据。
2025-11-17 physics.flu-dyn
Thin-Film Modelling of Resting and Moving Active Droplets
我们提出了一个通用的薄膜和浅滴的极性活性液体，有一个自由表面，并与固体基板接触的模型。该模型耦合演化方程的薄膜高度和局部极化曲线的形式的梯度动力学补充积极的应力和通量。引入用于部分润湿液体的润湿能量，从而允许液体-固体-气体接触线的运动。这为描述固体基质上的致密细菌悬浮液滴或活细胞的紧密聚集体提供了一致的基础。作为示例，我们分析二维活性液滴的动力学（即，脊），并演示了主动力如何与被动表面力竞争以形成液滴并驱动接触线运动。该模型再现极化液滴的运动和静止状态：含有相反极化域的液滴是静止的，并且在长时间的瞬态之后演变成具有均匀极化的液滴，该均匀极化在基板上积极移动。在我们简单的二维场景中，液滴运动以无穷小的自推进力开始，即，它不需要克服临界阈值。
2021-07-19 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Shaping a Surface Microdroplet by Marangoni Forces along a Moving Contact Line of Four Immiscible Phases
本研究探讨了固-水-油-空气四相接触线处油微液滴在转移过程中的稳定性与形态，揭示了Marangoni力与毛细管力主导机制间的转变，并提出利用接触线光刻技术塑造微液滴的方法。
2024-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
