Phase-field modeling of interfacial dynamics in emulsion flows: Nonequilibrium surface tension

یک مدل ضرب ناپیوسته فاز فاز برای تعریف کشش سطحی در مخلوط های دوقطبی مایع از لحاظ گرادینت ترکیب در ناحیه بین فازی استفاده می شود، به طوری که در تعادل، به طور خطی بر طول مشخصی بستگی دارد که عرض بین فضای داخلی آن را تعیین می کند. برخلاف کارهای قبلی که نشان می دهد که تنش سطحی در یک مدل فاز فیزیکی ثابت شده است، کشش سطحی یک رابط منحنی و شرایط دور از تعادل را به عنوان انتگرال از اضافه انرژی آزاد (یعنی بالاتر از مولفه ترمودینامیکی انرژی آزاد) در سراسر پروفایل رابط در جهت موازی با گرادیان ترکیب. در نتیجه، تنش سطحی ناپایدار می تواند به طور گسترده ای از مقدار تعادلی آن در شرایط دینامیکی متفاوت باشد، در حالی که به مقدار ترمودینامیکی آن برای یک رابط تخت در تعادل محلی کاهش می یابد. در شرایط عدم تطابق، تنش سطحی با زمان تغییر می کند: در هنگام مخلوط شدن آن به عنوان ریشه زمان معکوس کاهش می یابد، در حالی که در حالت خطی تجزیه اسپینودال، به طور افقی به مقدار تعادل آن افزایش می یابد، به عنوان اثرات غیر خطی اشباع رشد نمایی. علاوه بر این، از آنجایی که گرادینت های دما موجب تغییر شیب پروفیل غلظت در ناحیه بین فازی می شوند، آنها باعث ایجاد شیب در کشش سطحی ناپیوستگی می شوند، که منجر به مهاجرت ترموکاپیلی مارانگونی از قطره جدا شده می شود. به همین ترتیب، تنش مارانگونی در یک گرادیان ترکیبی القا می شود که منجر به فتوسپوریز می شود. همچنین نتایج حاصل از تنش سطحی ناپیوستگی را برای یک قطعه آویز دلبستگی دیوار در نزدیکی جداسازی بررسی می کنیم که به توضیح اختلاف بین وابستگی زاویه تماس استاتیکی ما به عددی از تعداد باند بحرانی و همگرایی رابط آن می پردازد از یک تحلیل ثبات استاتیک شکل تعادل پس از ادغام عددی معادله یانگ-لاپلاس. در نهایت، ما نتایج جدیدی از شبیه سازی فاز فیزیکی حرکت یک قطره جدا شده را به سمت یک شیب در گرانش ارائه می دهیم، نشان می دهد که هیسترزیس زاویه تماس پویا را می توان از نظر تنش سطحی ناپایداری توضیح داد.