A simulation method for the wetting dynamics of liquid droplets on deformable membranes

生物细胞利用膜和液态滴泡（称为生物分子凝聚体）来构建它们的内部结构。尽管液滴和膜的相互作用参与了几个关键的生物过程，但目前对此的理解还很有限。在这里，我们提出了一种第一原理数值模拟方法，用于模拟液滴通过润湿与可变形膜相互作用的连续动力学。该方法结合了相场方法多相流模拟的优点和任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法对弹性表面的显式描述。该模型在热力学上是一致的，将体积流体力学与毛细力相结合，以及薄膜的弯曲、张力和拉伸。通过将单个液滴的模拟结果与形状方程的理论结果进行比较，验证了该方法，并在2D和3D轴对称情况下说明了其能力。

本文旨在通过模拟液滴与可变形膜的湿润相互作用来研究生物细胞内部结构的形成和相关生物过程。这是一个新问题。

本文提出了一种数值模拟方法，将相场方法和任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法相结合，以实现液滴与可变形膜之间的湿润相互作用的连续动态模拟。该模型在热力学上是一致的，将体积流动力学与毛细力、薄膜弯曲、张力和拉伸等相结合。该方法具有高度的准确性和可靠性。

本文提出的模型是热力学上一致的，结合了相场方法和任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法，具有高度的准确性和可靠性。作者通过与理论结果的比较，验证了该方法的有效性。实验在2D和3D轴对称情况下进行，模拟了单液滴的形态演化。该方法对于研究生物细胞内部结构的形成和相关生物过程具有重要意义。

近年来，液滴与膜的相互作用已成为生物物理学和材料科学领域的研究热点。相关研究包括：1.《Droplets on Soft and Wettable Substrates》；2.《Dynamics of Wetting and Spreading》；3.《Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves》等。