基于格子玻尔兹曼方法研究自润湿流体中表面活性剂气泡的迁移动力学

自润湿流体（SRFs）（例如长链醇的水溶液）表现出表面张力随温度的非线性（二次）异常变化，其中包含正梯度，导致与常规流体（NFs）不同的热毛细对流。此外，表面活性物质或表面活性剂可通过在流体界面上的吸附显著改变界面动力学。温度梯度和表面活性剂诱导的 Marangoni 应力对 SRFs 中迁移气泡的耦合效应尚未被探索。我们采用基于中心矩的稳健格子玻尔兹曼（LB）方法模拟两相流体运动、捕捉界面，并计算能量和表面活性剂浓度场的输运，系统研究了 SRFs 中含表面活性剂气泡的动力学。与常规流体中气泡持续迁移而无静止行为相比，我们的结果表明气泡在 SRFs 中表现出截然不同的特性。在 SRFs 中，气泡运动不仅指向最低温度位置，更重要的是，气泡会达到一个平衡位置。在无表面活性剂的情况下，该平衡位置出现在域中心的最低参考温度处。表面活性剂的加入使平衡位置进一步向上游移动，该位置由 Gibbs 弹性参数的大小控制，该参数决定了表面张力随表面活性剂变化的幅度。与 SRF 相关的表面张力对温度的二次敏感系数调节了这种行为。该系数越小，表面活性剂在改变 SRF 中气泡平衡位置方面的作用就越大。这些发现为操纵气泡动力学，特别是调节其平衡状态提供了新的途径。