Fricke, Mathis ; Raju, Suraj ; Ouro-Koura, El Assad ; De Coninck, Joël ; Tukovic, Zeljko ; Marić, Tomislav ; Bothe, Dieter (2023)
On the effect of the Navier slip length in capillary rise dynamics.
doi: 10.48550/arXiv.2311.11947
Report, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Dynamic wetting processes inherently manifest as multiscale phenomena. While the capillary length is typically millimeters, solid-liquid interactions occur at the nanometer scale. These short-range interactions significantly affect macroscopic behaviors like droplet spreading and menisci dynamics. The Navier slip length, determined by liquid viscosity and solid-liquid friction, plays a crucial role in three-phase contact line dynamics. It varies from nanometers (hydrophilic) to microns (hydrophobic). However, resolving it in computational fluid dynamics (CFD) simulations can be computationally expensive. In this study, we propose simplified ordinary differential equation (ODE) models, leveraging local dissipation rates from Stokes flow solutions near the moving contact line, to bridge the nanoscale physics and macroscopic dynamics. Our ODE model accurately predicts the impact of the slip parameter in fully resolved CFD simulations, focusing on capillary rise dynamics.
| Typ des Eintrags: | Report |
|---|---|
| Erschienen: | 2023 |
| Autor(en): | Fricke, Mathis ; Raju, Suraj ; Ouro-Koura, El Assad ; De Coninck, Joël ; Tukovic, Zeljko ; Marić, Tomislav ; Bothe, Dieter |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | On the effect of the Navier slip length in capillary rise dynamics |
| Sprache: | Englisch |
| Publikationsjahr: | 2023 |
| Kollation: | 10 Seiten |
| DOI: | 10.48550/arXiv.2311.11947 |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Dynamic wetting processes inherently manifest as multiscale phenomena. While the capillary length is typically millimeters, solid-liquid interactions occur at the nanometer scale. These short-range interactions significantly affect macroscopic behaviors like droplet spreading and menisci dynamics. The Navier slip length, determined by liquid viscosity and solid-liquid friction, plays a crucial role in three-phase contact line dynamics. It varies from nanometers (hydrophilic) to microns (hydrophobic). However, resolving it in computational fluid dynamics (CFD) simulations can be computationally expensive. In this study, we propose simplified ordinary differential equation (ODE) models, leveraging local dissipation rates from Stokes flow solutions near the moving contact line, to bridge the nanoscale physics and macroscopic dynamics. Our ODE model accurately predicts the impact of the slip parameter in fully resolved CFD simulations, focusing on capillary rise dynamics. |
| Zusätzliche Informationen: | Preprint |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation > B01: Modellierung und VOF-basierte Simulation der Multiphysik irreversibler thermodynamischer Transferprozesse an dynamischen Kontaktlinien DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation > B02: Direkte Numerische Simulation lokal gekoppelter Grenzflächentransportprozesse an Kontaktlinien bei dynamischen Benetzungsprozessen |
| Hinterlegungsdatum: | 07 Dez 2023 13:50 |
| Letzte Änderung: | 07 Dez 2023 13:50 |
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