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基于流体力学密度函数理论 modeling 界面动力学:动接触角与局部粘度的作用

流体动力学 2025-08-06 v1 介观与纳米尺度物理 统计力学

摘要

应用流体力学密度函数理论(DFT)分析液滴的动接触角,以评估其在微观尺度上对润湿现象的预测能力以及其多尺度建模的可行性。流体力学 DFT 通过包括经典 DFT 基于化学势的不均匀流体模型,将流体-流体界面和固体-流体界面纳入流体力学理论。它在界面远离处简化为等温 Navier-Stokes 方程,从而将分子模型与连续流体动力学相连。本文采用基于扰动链统计关联流体理论(PC-SAFT)的亥姆霍兹能泛函,并通过广义熵缩放获得粘度,这是一种一参数模型,考虑流体和固体相的微观信息。确定性(无噪声)密度和速度轮廓揭示了包括不同前进和后退接触角、从平衡到稳态的过渡以及液滴滚动运动等润湿现象。与基于基块粘度值的粘度模型相比,广义熵缩放提供更精确的结果,强调在局部粘度模型中包含微观信息的重要性。流体力学 DFT 是可迁移的,因为它捕捉了不同外部力、润湿强度和(分子)固体粗糙度的影响。所有结果均与非平衡分子动力学模拟获得良好的定量一致性,强调流体力学 DFT 能够在微观尺度上预测润湿现象。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.03032,
  title  = {Modelling Interfacial Dynamics Using Hydrodynamic Density Functional Theory: Dynamic Contact Angles and the Role of Local Viscosity},
  author = {Benjamin Bursik and Rolf Stierle and Hamza Oukili and Martin Schneider and Gernot Bauer and Joachim Gross},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.03032},
  year   = {2025}
}

备注

31 pages, 27 figures