刘海虎；巴、燕；吴磊；李，珍；西、广；张永浩 不溶性表面活性剂液滴动力学的格子Boltzmann和有限差分混合方法。 （英语） Zbl 1419.76521号 J.流体力学。 837, 381-412 (2018). 小结：微流体应用中的液滴动力学受到表面活性剂的显著影响。对液滴的变形、破碎和聚并等行为进行建模和模拟仍然是一项研究挑战，尤其是在受限微流体环境中。在这里，我们提出了一种混合方法来模拟含有不溶性表面活性剂的界面流动。非混溶两相流由改进的格子Boltzmann色粒模型求解，该模型考虑了非均匀界面张力产生的Marangoni应力，用有限差分法求解描述表面活性剂在整个流体域浓度演化的对流扩散方程。格子Boltzmann和有限差分模拟通过状态方程耦合，状态方程描述了表面活性剂浓度如何影响界面张力。我们的方法首先针对三维拉伸流和二维剪切流中的表面活性剂液滴变形进行了验证，然后应用于研究表面活性剂对三维剪切流中液滴动力学的影响。数值结果表明，在低毛细数下，表面活性剂增加了液滴变形，这是由于平均表面活性剂浓度降低了界面张力，以及不均匀毛细压力和Marangoni应力的非均匀影响。研究了不同限制条件（定义为液滴直径与壁面分离的比值）和雷诺数下表面活性剂对液滴破碎临界毛细管数（Ca{cr}）的作用。对于清洁液滴，\（Ca_｛cr｝\）随着约束的增加先减小后增大，并且在0.5的约束下达到\（Ca_｛cr｝\）的最小值；对于表面活性液滴，（Ca{cr}）在小于0.7的限制条件下表现出相同的变化趋势，但对于更高的限制条件，（Ca}）几乎是一个常数。表面活性剂的存在在每次约束下都会降低（Ca_｛cr｝\），这种降低也归因于平均界面张力的降低和不均匀效应，发现它们在低约束下防止液滴破裂，但在高约束下促进破裂。无论是在清洁的还是表面活性的情况下，（Ca_{cr}）首先几乎保持不变，然后随着雷诺数的增加而减小，较高的限制或雷诺数有利于三元破裂。最后，我们研究了具有相同有效毛细管数的无表面活性剂和含表面活性剂体系中两个等长液滴在剪切流中的碰撞。研究表明，当两个液滴相互靠近时，近接触界面区域的非均匀效应使界面固定，从而抑制了它们的聚结。 引用于18文件 MSC公司： 76米28 粒子法和晶格气体法 76平方米20 有限差分方法在流体力学问题中的应用 关键词：破裂/合并；毛细流动；计算方法 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{H.Liu}等人，《流体力学杂志》。837381-412（2018年；Zbl 1419.76521） 全文： 内政部 OA许可证 参考文献： [1] 阿尔克，A。；Bothe，D.，基于流体体积法的流体界面可溶性表面活性剂三维数值模拟，fluid Dyn。马特。工艺。，5, 4, 345-372, (2009) [2] Ba，Y。；刘，H。；李强。；康（Kang，Q.）。；Sun，J.，用于模拟高密度比两相流的多重松弛时间彩色颗粒格子Boltzmann模型，Phys。E版，94，（2016） [3] Ba，Y。；刘，H。；Sun，J。；Zheng，R.，用于模拟具有接触角滞后的液滴运动的色粒晶格Boltzmann模型，Phys。版本E，88，4，（2013） [4] Baret，J.-C.，基于液滴的微流体中的表面活性剂，芯片实验室，12，3，422-433，（2012）·doi:10.1039/C1LC20582J [5] 巴兹列科夫，I.B。；安德森，P.D。；Meijer，H.E.，不溶性表面活性剂对简单剪切流中液滴变形和破碎影响的数值研究，胶体界面科学杂志。，298, 1, 369-394, (2006) ·doi:10.1016/j.jcis.2005.12.017 [6] Benzi，R。；二倍体，L。；斯布拉加利亚，M。；苏奇，S。；Toschi，F.，存在边界的两相流的介观建模：接触角，Phys。修订版E，74，（2006）·Zbl 1116.76463号 [7] Ceniceros，H.D.，《表面活性剂对毛细波形成和演化的影响》，《物理学》。流体，15245-256，（2003）·Zbl 1185.76078号 ·数字对象标识代码：10.1063/1.1528940 [8] 陈，Y。；刘，G.-T。；徐，J.-H。；Luo，G.-S.，同轴微流体装置中表面活性剂在液滴形成时的动态传质，化学。工程科学。，132, 1-8, (2015) ·doi:10.1016/j.ces.2015.04.006 [9] 克里斯蒂尼，V。；Tan，Y.C.，《复杂流动中液滴动力学的理论和数值模拟：综述》，芯片实验室，4257-264，（2004）·doi:10.1039/B403226H [10] 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