泵驱液滴电流体动力学：变形、夹断与重新聚结

我们研究了泵驱液滴电流体动力学，重点关注变形、夹断和重新聚结。我们发展了一个热力学一致的相场框架，将 Nernst--Planck--Poisson 电扩散与不可压 Navier--Stokes--Cahn--Hilliard 流动耦合，并将界面离子泵作为规定的表面通量纳入其中。在无泵基线中，施加的电场仅使液滴极化，变形可忽略不计。相比之下，表面局域泵送驱动液滴内正离子的积累，提升内部电势，并产生非均匀电场。由此产生的 Lorentz 应力拉伸并移动液滴，使界面颈部变薄，并触发夹断；子液滴随后重新聚结，通常在壁面接触之后，产生扁平的残余物。在多液滴设置中，泵诱导的充电产生横向静电排斥和非对称变形；在几何约束下，出现新月形弯曲和星状形态。剪切流测试进一步表明，泵送液滴可以被固定并破裂，而未泵送的邻近液滴被向下游输运，这提示了一种分选途径。总而言之，这些结果确立了界面泵送作为一种内部驱动机制，能够在各种构型中稳健地控制液滴形态和动力学。