Spontaneous imbibition in an angular tube with corner films is a fundamental problem in many scientific and engineering processes. In this study, a modified interacting capillary bundle model is developed to describe the liquid imbibition dynamics in a square tube with corner films. The square tube is decomposed into several interacting subcapillaries and the local capillary pressure in each subcapillary is derived based on the specific shape of its meniscus. The conductance of each subcapillary is calculated using single‐phase lattice Boltzmann simulation. The modified interacting capillary bundle model and color‐gradient lattice Boltzmann method are used to simulate the liquid imbibition dynamics in the square tube with different fluid properties. The predictions by the modified interacting capillary bundle model match well with the lattice Boltzmann simulation results for different conditions, demonstrating the accuracy and robustness of the interacting capillary bundle model to describe the imbibition dynamics with corner films. In addition, the interacting capillary bundle model is helpful to investigate the mechanisms during spontaneous imbibition and the influences of fluid viscosity, surface tension, wetting phase contact angle and gravity on imbibition dynamics. Finally, a universal scaling law of imbibition dynamics for the main meniscus is developed and the scaling law for arc meniscus is also analyzed.

中文翻译：

---

带有角膜的方管中的自发吸收：理论模型和数值模拟

在带有角膜的角管中自发吸收是许多科学和工程过程中的基本问题。在这项研究中，开发了一种改进的相互作用毛细管束模型来描述带有角膜的方管中的液体吸收动力学。方管被分解为几个相互作用的毛细血管，每个半毛细血管中的局部毛细压力是根据弯月面的特定形状得出的。使用单相晶格玻尔兹曼仿真计算每个毛细血管的电导。改进的相互作用毛细管束模型和颜色梯度格子玻尔兹曼方法被用来模拟具有不同流体特性的方管中的液体吸收动力学。改进的相互作用毛细管束模型的预测结果与不同条件下的格子Boltzmann模拟结果吻合得很好，证明了相互作用毛细管束模型描述角膜吸水动力学的准确性和鲁棒性。此外，相互作用的毛细管束模型有助于研究自发吸收过程中的机理以及流体粘度，表面张力，润湿相接触角和重力对吸收动力学的影响。最后，建立了主要弯月面吸水动力学的通用比例定律，并分析了弧形弯月面的比例定律。证明了相互作用的毛细管束模型描述角膜吸水动力学的准确性和鲁棒性。此外，相互作用的毛细管束模型有助于研究自发吸收过程中的机理，以及流体粘度，表面张力，润湿相接触角和重力对吸收动力学的影响。最后，建立了主要弯月面吸水动力学的通用比例定律，并分析了弧形弯月面的比例定律。证明了相互作用的毛细管束模型描述角膜吸水动力学的准确性和鲁棒性。此外，相互作用的毛细管束模型有助于研究自发吸收过程中的机理以及流体粘度，表面张力，润湿相接触角和重力对吸收动力学的影响。最后，建立了主要弯月面吸水动力学的通用比例定律，并分析了弧形弯月面的比例定律。