化学活性液滴的碰撞与回弹

活性液滴的游动源于其所消耗或释放的化学物质分布与由其非均匀表面分布所产生的 Marangoni 流之间的非线性平流耦合。现有多数模型聚焦于单个液滴在无界流体中的自推进，这发生在扩散足够慢时（即超过临界 Péclet 数 $\mbox{Pe}_c$）。尽管具有实验相关性，多液滴的耦合动力学及/或与壁面的碰撞仍基本未被探索。本文采用基于移动拟合双球坐标网格的新方法，求解了化学溶质与流场的完全耦合非线性动力学，以详细刻画活性液滴与刚性壁面（或与第二个液滴）的轴对称碰撞。动力学随对流-扩散输运比 $\mbox{Pe}$ 的不同而显著不同：在自推进阈值附近（中等 $\mbox{Pe}$），回弹动力学由化学相互作用决定，并可由渐近分析很好地捕捉；相反，对于更大的 $\mbox{Pe}$，流体力学与化学效应的复杂非线性组合决定了详细动力学，包括更接近壁面以及在液滴回弹后不久出现速度平台。最后，回弹特征即最小距离与持续时间，完全以 $\mbox{Pe}$ 表征。