图案化润湿性表面上液体薄膜的滑移行为：连续介质与分子动力学模拟的比较

我们研究了受混合边界条件基底约束的牛顿液体在平面剪切下的滑移长度行为。上壁面为具有有限或零滑移的均匀表面，以恒定速度平行于固定的下壁面运动，下壁面表面图案化有交替的无剪切和有限或无滑移区域的条纹阵列。通过分子动力学（MD）模拟和求解斯托克斯方程，分别计算了平行或垂直于条纹方向的流动构型的速度场和有效滑移长度。当滑移区域的归一化宽度 $a/\sigma \gtrsim {\cal O}(10)$（其中 $\sigma$ 是表征Lennard-Jones相互作用的（流体）分子直径）时，流体动力学结果与MD结果之间获得了极好的一致性。在此区域，有效滑移长度随 $a/\sigma$ 单调增加至饱和值。对于 $a/\sigma \lesssim {\cal O}(10)$ 和横向流动构型，下壁面处非均匀的相互作用势构成了一个粗糙表面，其分子尺度的起伏强烈地将有效滑移长度降低到流体动力学结果以下。纵向流动的平移对称性消除了分子尺度粗糙度的影响；然而，对于较小的 $a/\sigma$ 值，有限滑移的润湿区域上方分子有序性的降低，使得有效滑移长度的值远高于流体动力学预测。有效滑移长度与代表图案化壁面附近第一流体层的液体结构因子之间的强逆相关关系，说明了分子有序效应对非惯性流中滑移的影响。