一种面向表面活性剂的有限膜元列式
软凝聚态物质
2019-02-19 v2
摘要
表面活性剂在各种生理与生物力学应用中扮演重要角色。一个例子是呼吸系统，其中肺表面活性剂通过在呼气时肺体积减小降低表面张力，从而便利呼吸并减少气道阻塞的可能性。这一功能源于肺表面活性剂的动态表面张力，其取决于铺展在气道与肺泡内表面液层上的表面活性剂浓度。本文引入一种针对液体的有限膜元列式，可容纳浓度依赖表面张力的动力学，肺表面活性剂即属此特例。提出了一种直接的方法来模拟液滴/弯月面与平面固体基底之间的接触线，使得所呈现的框架易于用于液滴形状分析。进一步展示了如何考虑线张力。遵循等几何方法，采用基于 NURBS 的有限元对膜面进行离散化。所提计算模型的能力通过不同数值算例得以展示——例如液膜、受限与自由静置液滴、悬垂液滴及液桥的模拟——并将结果与实验数据进行比较。
引用
@article{arxiv.1807.08693,
title = {A finite membrane element formulation for surfactants},
author = {Farshad Roohbakhshan and Roger A. Sauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.08693},
year = {2019}
}
备注
Some typos are removed. Eqs. 13 and 105 are modified. Eqs. 64 and 73 are added; thus, the rest of equations is renumbered. All the numerical experiments are repeated. The example of Sec. 6.3 is slightly modified