SELM方法的布朗运动粒子的数值模拟研究

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布朗运动的研究一直以来都是微尺度流固耦合领域的经典问题,其广泛存在于自然界和人类生活之中。布朗粒子在悬浮液中的运动主要受粒子间相互作用以及流体动力学作用的影响。我们基于加入热扰动的流固耦合模型,同时考虑了流体动力学特性和布朗效应,采用随机欧拉拉格朗日方法用来模拟悬浮液中布朗粒子的运动特性。我们考虑了硬球和软球两种模型,分别用于模拟不同性质的粒子。我们根据布朗粒子均方位移随时间的变化规律,针对两种模型都得到布朗粒子的三种运动状态:瞬时运动、短时扩散以及长时扩散运动。对于硬球模型来说,我们得到粒子的短时扩散系数随密度的增加而逐渐减小,并且与之前实验的研究结果一致;而在软球模型下,二者之间则出现非单调变化关系,粒子的长时扩散系数会随着密度的增大而先增后减,在无量纲密度ρσ3=0.3处,表现为扩散系数的最小值点。此外,这种规律我们同样还在杆状粒子的模拟中得到。最后,我们还讨论了悬浮液粘度受其中布朗粒子密度的影响,并与之前工作者的研究成果进行对比。
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