Propagating irreversibility fronts in cyclically-sheared suspensions
Syracuse University（雪城大学）；Institute for Material and Living Systems, Syracuse University（雪城大学物质与生命系统研究所）
本研究以循环剪切非布朗悬浮液模型为对象，观测到可逆-不可逆相之间的弥散传播锋面，证实该类弥散界面在不可压缩相近临界点时普遍存在。
2021-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multiple transient memories in experiments on sheared non-Brownian suspensions
具有多个瞬时记忆的系统可以记住一组输入，但随后几乎忘记了所有输入，即使它们不断被应用。如果加上噪声，系统可以无限期地存储所有的记忆。这种现象最近被预测为周期性剪切非布朗悬浮液。在这里，我们提出了这样的暂停实验，发现与多个瞬态记忆的行为一致，并显示如何记忆可以稳定的噪音。
2014-07-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Concentration banding instability of a sheared bacterial suspension
我们证明了一种新的剪切诱导的细菌悬浮液中的浓度波动的增长机制。使用线性稳定性分析，一个均匀剪切悬浮液被证明支持剪切速率和细菌浓度的分层扰动指数增长。非线性模拟表明，不稳定性最终导致梯度带状的速度分布，在带之间的界面处的细菌的局部耗尽。我们的研究结果表明，长程流体动力学相互作用足以解释最近观察到的细菌悬浮液中的剪切带。
2018-08-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fluctuations and diffusion in sheared athermal suspensions of deformable particles
我们分析了弹性胶囊（红细胞）的剪切无热悬浮液中的颗粒位移和应力的波动。当从稀释的高度集中的制度的体积分数的变化，我们的数值模拟揭示了不同的特征幂律制度的波动方差和弛豫时间。在堵塞阶段，并在高剪切速率，异常标度指数被发现偏离纯尺寸的预测。所观察到的行为是合理的，通过动力学参数和耗散平衡模型，考虑到粒子之间的局部流体流动。我们的研究结果支持了这样的观点，即稠密悬浮液的流变学本质上是由非仿射位移。
2015-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Order and density fluctuations near the boundary in sheared dense suspensions
我们介绍了一种新的方法来揭示剪切致密悬浮液中的有序波动，使用线扫描流变仪和激光扫描共聚焦显微镜相结合。我们验证了一个中等密度的悬浮液的技术，观察适度的剪切诱导有序和近线性的流动剖面。在高浓度（$ϕ= 0.55$）和刚好低于剪切稠化的施加应力下，我们以高时间分辨率报告了有序波动，并直接测量了有序度随着距离悬浮液底部边界的距离而降低的情况，以及有序度和颗粒浓度之间的直接相关性。更高的施加应力产生剪切增稠与边界应力的大波动，我们发现这是伴随着悬浮液流速的剧烈波动。峰值流速与悬浮液边界的距离无关，这表明它们可能是由瞬时堵塞引起的，瞬时堵塞产生了一起移动的固体状颗粒聚集体，但只是短暂的，因为高速波动散布在流动慢得多的区域中，这表明剪切增稠悬浮液具有复杂的内部结构动力学，即使在相对简单的几何形状中。
2022-11-03 cond-mat.soft
Translational and rotational irreversibility in cyclically sheared colloidal suspensions
Georgetown University（乔治城大学）
本研究通过共聚焦流变仪追踪循环剪切胶体悬浮液中颗粒的三维轨迹与旋转，发现不可逆状态下的流动诱导各向异性由颗粒间摩擦和互锁机制决定，促进混合并维持旋转各向同性。
2026-10-06 cond-mat.soft
Hyperuniformity with no fine tuning in sheared sedimenting suspensions
存在于许多自然和工业环境中的颗粒悬浮液通常含有聚集体或其他微结构，其可使宏观流动行为复杂化并损坏加工设备。最近的研究发现，在临界转变附近施加均匀的周期性剪切可以减少所有长度尺度上的颗粒浓度波动，从而导致超均匀状态。然而，这种均匀化策略需要对应变幅度进行微调。在这里，我们表明，在一个模型中的沉积颗粒在周期性剪切，有一个明确的制度，在低沉降速度超均匀缩放自动发生。我们的模拟和理论论证表明，均匀化延伸到一个有限的长度尺度，发散的沉降速度接近零。
2018-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Coupled dynamics of flow, microstructure, and conductivity in sheared suspensions
我们提出了一个模型的电导率张量的导电粒子的流动悬浮液的演变。我们使用离散粒子数值模拟和连续物理框架来构建流动过程中悬浮液微结构的演化规律。然后，将该模型与微观结构和电导率张量之间的关系相耦合。在一定的剪切速率范围内，使用炭黑悬浮液在流动下的流变-电导率测量实验拟合了联合模型的参数。该模型适用于稳态剪切的情况下，以及随时间变化的电导率的非定常流实验。我们发现，在所有情况下，模型预测与实测实验数据吻合得很好。
2016-02-17 cond-mat.soft
Rheological properties of sheared vesicle and cell suspensions
对囊泡悬浮液的二维动力学和流变学特性进行了数值模拟。采用了一种混合方法，它结合了介观方法的溶剂与膜的曲率弹性模型。剪切流是由两个反向滑动的平行壁引起的，这两个壁产生线性流动剖面。的流动行为进行了研究，为各种囊泡浓度和粘度比之间的内部和外部流体。随着粘度比的增加，特性粘度和近壁耗尽层的厚度都增加。
2014-12-01 cond-mat.soft
Athermal analogue of sheared dense Brownian suspensions
在低剪切速率牛顿体系之外，数值研究了硬球的稠密布朗悬浮液的流变学。我们分析了这些悬浮液的非热模拟，与一个有效的对数排斥势代表的振动熵力。我们发现，这两个系统呈现相同的流变学，没有可调参数。此外，所有的流变响应显示出类似的Herschel-Bulkley关系一旦剪切应力和剪切速率分别由特征应力尺度和微观重组时间尺度，两者都与正常围压。这种压力控制的方法，最初开发的颗粒流，揭示了一个惊人的胶体玻璃化转变和颗粒堵塞之间的物理类比。
2015-06-30 cond-mat.soft
Fully developed and transient concentration profiles of particulate suspensions sheared in a cylindrical Couette
我们实验研究了在雷诺数为零的情况下，非布朗悬浮液在泰勒-库埃特位形剪切下的粒子迁移。高分辨率的指数匹配技术用于测量局部颗粒体积分数。在这种宽隙泰勒-库埃特构型中，我们发现对于大范围的本体体积分数$ϕ_b \in [20\% - 50\%]$，通过Nott \& Brady的悬浮平衡模型（J. Fluid Mech.，第275卷，1994年，第275页。157-199）。此外，我们提供了迁移应变尺度和迁移幅度的系统测量，突出了悬浮平衡模型预测的局限性。
2019-06-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Smoluchowski equation for a sheared suspension of frictionally interacting rods
Georgetown University（乔治城大学）
研究通过昂萨格变分方法为摩擦相互作用杆的剪切悬浮液建本构方程，考虑两种摩擦形式，导出相关函数构建瑞利函数，得到斯莫卢霍夫斯基方程和应力张量，还给出杆间平均接触数形式并推广相关方程。
2026-07-20 cond-mat.soft
Exact results for sheared polar active suspensions with variable liquid crystalline order
我们考虑一个有限的剪切活性极性液晶与一个统一的取向和研究的影响，在偏振的大小的变化。限制我们的分析一维的几何形状，我们证明，与不对称的边界条件，这个系统的特点是，宏观上，由一个线性的剪切应力与剪切应变的关系，不通过原点：在零应变率，流体维持非零应力。偏振，密度和速度场的解析解推导出渐近大或小的系统，并通过与精确的数值解的比较，有限大小的系统是很好的近似。
2022-12-11 cond-mat.soft
Stress overshoot, hysteresis and Bauschinger effect in sheared dense colloidal suspensions
通过实验和数值模拟研究了高分子凝胶颗粒的稠密布朗悬浮液的力学非线性响应。它示出了一个恒定的剪切速率的应用程序的响应取决于以前的历史的悬浮液。当流动从静止的悬浮液开始时，它表现出弹性响应，随后是应力过冲，然后是塑性流动状态。相反，在流动反向后，应力过冲不会发生，并且表观弹性模量降低，而数值模拟显示局部微观结构的各向异性相对于宏观应力延迟。
2022-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multiple transient memories in sheared suspensions: robustness, structure, and routes to plasticity
最初在电荷密度波导体中发现的多重瞬态存储器是一个显着的，最初违反直觉的例子，说明系统如何存储有关其驱动的信息。在这类记忆中，系统可以学习多个驾驶输入，尽管它们不断输入，但几乎所有的驾驶输入最终都会被遗忘。如果存在足够的噪音，系统就会恢复可塑性，从而可以无限期地继续学习新的记忆。最近，Keim & Nagel展示了如何将多个瞬态记忆推广到具有噪声的通用驱动无序系统，并给出了剪切非布朗悬浮液的简单模型的模拟示例。在这里，我们进一步探讨循环剪切下的悬架仿真模型，重点放在三个主题：鲁棒性，结构和超速。我们表明，多个瞬态记忆是一个强大的功能独立的模型的许多细节。粒子的稳态空间分布对驱动算法很敏感;尽管如此，记忆的形成与粒子相关性的变化无关。最后，我们证明了超速驾驶提供了另一种控制记忆形成和保留的手段。
2013-09-26 cond-mat.soft
Evidence for non-ergodicity in quiescent states of periodically sheared suspensions
我们提出了一个平衡的物理力学模型，均匀采样的静态空间的周期性剪切悬浮液的模拟。在我们的模拟中，我们将该模型的结构特性计算为密度的函数。我们将我们的模拟结果与Corté等人[Nat.Phys.4，420（2008）]的相应非平衡模型中获得的结构数据进行比较。我们发现，非平衡模型的结构性质是非常不同的平衡模型，即使这两个模型有完全相同的一组可达状态。这一观察结果表明，动态协议并不以相等的概率对所有静态进行采样。特别是，我们发现，虽然在非平衡协议中准备的静态可以是超均匀的[见物理评论快报。114，110602（2015），Phys.Rev.Lett. 114，148301（2015）和Phys.Rev.Lett. 115，108301（2015）]，遍历采样永远不会导致超均匀性。此外，我们观察到有序相变和渗流过渡的平衡模型中，不显示在非平衡模型。相反，在动力学模型中的静止到扩散的转变不对应于平衡模型中的相变，也不对应于渗流转变。
2015-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Nonmonotonic diffusion in sheared active suspensions of squirmers
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；California Institute of Technology（加州理工学院）
该研究探讨剪切对不同浓度活性悬浮液中粒子动力学的影响，以蠕动体悬浮液为模型揭示其长期扩散随剪切速率非单调变化的机制，通过模拟证实耦合作用并指出该现象可能是具有微观结构和大持续性流体的普遍特征。
2025-11-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Irreversibility and rate dependence in sheared adhesive suspensions
最近的实验报告，缓慢剪切的非胶体颗粒悬浮液可以表现出意想不到的速率（$ω$）依赖的复杂的粘度在振荡剪切，尽管在稳态剪切恒定的相对粘度。使用一个最小的流体动力学模型，我们表明，一个弱的粒子间的吸引力再现这种行为。在体积分数为$ϕ=20\sim50$ %时，实验和模拟中的复数粘度显示剪切的幂律减小，$ϕ$依赖指数最大值在$ϕ=40$ %，这是由流体动力学、碰撞和粘附相互作用之间的相互作用引起的。此外，这种速率依赖性是伴随着发散粒子扩散系数和明显的团簇形成即使在小的振荡幅度$γ_0$。先前的研究证实，当$γ_0$超过$ϕ$依赖的临界值$γ_{0,ϕ}^c$时，悬浮液从可逆吸收状态转变为不可逆扩散状态。在这里，我们表明，第二次过渡到不可逆性发生在$ω$依赖的临界振幅，$γ_{0,ω}^c \leq γ_{0,ϕ}^c$，在弱吸引力的存在下。
2021-06-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dissipation and microstructure in sheared active suspensions of squirmers
School of Advanced Manufacturing Engineering, Nanjing University（南京大学高级制造工程学院）；Department of Mechanical Engineering and Institute of Applied Mathematics, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学机械工程系与应用数学研究所）
研究揭示了剪切作用下squirmers悬浊液中活动与流动对耗散和微结构的相互作用，发现剪切增强耗散但降低相对粘度，且推者比拉者在低剪切速率下消耗更多能量。
2026-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Population-balance description of shear-induced clustering, gelation and suspension viscosity in sheared DLVO colloids
Adolphe Merkle Institute, University of Fribourg（弗里堡大学阿道夫·默克尔研究所）；Department of Chemical Engineering and Biotechnology, Cambridge University（剑桥大学生物化学工程系）；Institute for Chemical and Bioengineering, Department of Chemistry and Applied Biosciences, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院化学与应用生命科学学院化学与生物工程研究所）
研究通过群体平衡模型揭示剪切流诱导胶体聚并、凝胶化及粘度变化的非平衡动力学机制。
2016-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ordered domains in sheared dense suspensions: the link to viscosity and the disruptive effect of friction
布朗胶体球的单分散悬浮液在高密度下结晶，并且在低于结晶阈值的密度下观察到剪切下的有序性。我们进行大规模的模拟模型悬浮液中含有超过$10^5$颗粒，定量研究剪切下的有序性，并调查其链接到悬浮液的流变性能。我们发现，在高速率下，对于$Pe>1$，剪切流诱导有序转变，显着降低测得的粘度。这种排序的分层和平面顺序的发展方面进行了分析，我们确定，颗粒被包装成六方晶体层（有许多缺陷），滑过去对方。通过计算局域$ψ_6$和$ψ_4$序参量，我们确定了缺陷对应于正方形晶格中的粒子链。我们计算了单个粒子对应力张量的贡献，发现剪切应力的最大贡献者主要位于这些密度较低的缺陷区域。缺陷结构使得能够形成颗粒的压缩链以抵抗剪切，但是这些链是瞬时的和短暂的。包含接触摩擦力允许应力承载结构生长成系统跨越网络，从而扰乱秩序并急剧增加悬浮液粘度。
2022-02-08 cond-mat.soft
The segregation instability of a sheared suspension film
从Stokes流方程和由剪切诱导扩散确定的颗粒质量守恒方程出发，导出了由中性浮力非布朗悬浮液池中的斜壁拉起的液膜自由表面流的颗粒浓度和膜厚的动力学耦合方程。我们发现一个不稳定的膜相对于轴向波动的膜厚度和调制的颗粒浓度，和不稳定的增长率增加的两个无量纲的剪切诱导的扩散系数（这决定了由浓度和剪切速率梯度驱动的颗粒通量）下降到临界值以下的某个组合。这加强了{ \it Phys. Fluids} { \bf 13}（12），p.3517（2001）的结论，提出了对Tirumkudulu { \it et al.}的实验的解释，Phys. Fluids { \bf 11}，507-509（1999）; { \it ibid.} { \bf 12}，1615（2000）。此外，我们预测一个“堆积”的不稳定性，其中在壁速度的方向上变化的扰动被放大;这种不稳定性不是由剪切引起的迁移驱动，而是悬浮液粘度对颗粒浓度的依赖性的结果。
2003-12-08 cond-mat.soft
Hydrodynamic cascade drives tumbling in sheared colloidal rod suspensions
Georgetown University（乔治城大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
研究揭示了在剪切胶体棒悬浮液中，液流相互作用通过级联效应促进翻滚现象，挑战了传统假设，并为胶体棒的本构模型提供了新的视角。
2026-05-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of periodically sheared suspensions undergoing reversible-irreversible transition
对非胶体悬浮体在循环剪切作用下的流变特性进行了数值研究。主要的发现是应变振幅（$γ_0$）依赖于响应的剪切应力和第二法向应力差（$N_2$）。具体而言，我们发现一个降低的粘度，增强的胞内剪切稀化，发病的有限$N_2$和它的频率加倍，所有附近的临界应变幅度$γ_c$的规模与体积分数$ϕ$为$γ_c \sim ϕ^{-2}$。这些流变学变化也表示可逆-不可逆转变（RIT），将频闪粒子动力学分为可逆吸收相（对于$γ_0<γ_c$）和持续扩散相（对于$γ_0>γ_c$）。我们解释的结果的基础上两个流动诱导机制，并阐明其连接的上下文中的RIT通过底层的微观结构，这往往对超均匀性附近$γ_0=γ_c$。总的来说，我们预计流变学和涌现动力学之间的这种对应关系在结构组织由体积排除主导的广泛环境中保持不变。
2022-11-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Orientation and microstructure in sheared Brownian suspensions of anisotropic dicolloidal particles
取向和微观结构的研究在剪切布朗悬浮液的硬dicolloidal颗粒，与dicolloids建模为两个不同的半径和中心到中心的分离的熔融球。被认为是两种不同的颗粒形状命名为homestrium（纵横比1.1）和熔融哑铃（纵横比1.5）。颗粒之间的流体动力学相互作用的计算与修改后的润滑模型称为快速润滑动力学。对$0.3 \leq ϕ\leq 0.5$和Pèclet数之间的宽范围体积分数进行了研究，这些体积分数在$0 \leq Pe \leq 1000$之间。微观结构被发现是无序的，在所有的体积分数，虽然弱弦状有序的签名是明显的，特别是在$ϕ=0.5$ homestrant悬浮液在中高剪切速率（$Pe$在10-100的范围内）。观察到复杂的取向行为作为形状，剪切速率和体积分数的函数。在非常低的剪切速率下，在所有情况下观察到随机取向分布。在最高的剪切速率，取向分布在悬浮液中的homomorphic颗粒表现出一个转变，在所有的体积分数与涡轴对齐，而在悬浮液中的熔融哑铃它表现出一个偏移远离涡轴在低体积分数和一个可以忽略不计的位移在较高的体积分数。取向行为的进一步特征在于通过检查在速度梯度平面中的取向分布-在这种情况下，通常随着体积分数的增加而观察到与速度轴的增加的颗粒对齐，但随着剪切速率的增加而不普遍。作为剪切速率，体积分数和颗粒形状的函数的复杂取向行为的机制起源进行了描述。
2012-07-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Microstructure and velocity fluctuations in sheared suspensions
速度波动存在于宏观均匀悬浮液中的中性浮力，非布朗球进行简单的剪切流，和它们的依赖关系的微观结构开发的悬浮液，研究在极限的极小雷诺数使用Stokesian动力学模拟。我们表明，在稀释的限制，速度波动的标准偏差是成比例的体积分数，在横向和流动方向，和理论预测，它只考虑孤立的球对之间的流体动力学相互作用，是在低浓度下的数值结果吻合得很好。我们还模拟了简单剪切流中随机硬球分布的球体所产生的速度波动，从而研究了微结构对速度波动的影响。类似的结果进行了讨论的悬浮球的角速度的波动。此外，我们提出了所有的线性和角速度组件的概率密度函数，并为三个不同的浓度，显示从高斯到指数的过渡，最后到拉伸指数的功能形式作为体积分数的减少。我们还表明，虽然对分布函数恢复其前后对称性在稀悬浮液中，它仍然是各向异性的，这种各向异性可以准确地描述通过假设完全没有任何永久的双峰的领域。最后，我们提出了一个简单的校正激光多普勒测速测量的分析。
2003-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Dichotomous behaviors of stress and dielectric relaxations in dense suspensions of swollen thermoreversible hydrogel microparticles
假设：虽然复杂流体中的微观结构的大剪切流的机械破坏已被广泛研究，施加的应变对大分子聚集体的介电性质的影响受到的关注少得多。同时流变学和介电实验可以用来研究跨越几十年的时空尺度上剪切胶体悬浮液的动力学。实验：利用精密的阻抗分析仪，我们研究了强剪切水悬浮液的热可逆水凝胶聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）颗粒在不同温度下的介电行为。我们还进行应力松弛实验，以揭示这些悬浮液的体积力学模量的大变形的影响。调查结果：所有的剪切PNIPAM悬浮液的复介电常数的实部表现出不同的弛豫过程中的低频和高频制度。在低于较低的共溶温度（LCST）的温度下，高密度PNIPAM悬浮液的结晶性的实部和虚部都随着施加的振荡应变振幅的增加而减小。同时，我们注意到一个反直觉的介电弛豫动力学放缓。相反，我们的流变介电的研究结果，我们的体流变学实验，在相同的条件下进行，揭示剪切变稀动态应变振幅增加。我们提出了剪切诱导破裂的脆弱集群的膨胀PNIPAM颗粒来解释我们的观察。保留字：流变电介质;温敏水凝胶;节段性运动;对立两极化;界面极化;稠密悬浮液;流变学;剪切稀化
2022-06-24 cond-mat.soft
Revisiting ignited-quenched transition and the non-Newtonian rheology of a sheared dilute gas-solid suspension
本文以各向异性麦克斯韦分布函数为单粒子分布函数，分析了剪切作用下由非弹性硬球组成的气固稀悬浮体的流体力学和流变学。得到了颗粒温度和二阶矩张量的三个不变量随Stokes数（$St$）、平均密度（$ν$）和恢复系数（$e$）的变化的封闭解.当斯托克斯数小时，发现高温和低温的多个状态，从而分别恢复Tsao I & Koch（J. Fluid Mech.，1995年）。相图是在三维（$ν, St, e$）空间中构建的，该空间描绘了点燃态和淬灭态及其共存的区域。的颗粒相剪切粘度和法向应力差的解析表达式，以及淬火和点燃状态的相关标度关系。在任何$e$下，剪切粘度随着剪切速率的增加而经历不连续的跳跃（即~不连续的剪切增稠）。第一个（${\mathcal N}_1$）和第二个（${\mathcal N}_2$）正应力差也经历了类似的一级转变：（i）随着$St$的增加，${\mathcal N}_1$从大的正值跳跃到小的正值，（ii）随着${\mathcal N}_2$从正值到负值，${\mathcal N}_2$的符号变化与系统从淬灭状态到点燃状态的转变相一致。优越的预测本理论的标准格拉德的方法和Chapman-Enskog解决方案证明通过比较的传输系数与模拟数据的范围内的斯托克斯数和恢复系数。
2017-06-14 cond-mat.soft
Strain Heterogeneity in Sheared Colloids Revealed by Neutron Scattering
最近的计算和理论研究表明，胶体悬浮体在稳态剪切下的变形在颗粒水平上是高度不均匀的，并且对宏观变形行为具有关键影响。尽管其相关的各种工业应用的胶体悬浮液，散射的研究集中在解决非平衡胶体结构的异质性是稀缺的。在这里，我们报告的第一个实验结果，使用小角中子散射。从应变不均匀性的演变，我们得出结论，剪切诱导变形从近仿射行为在低剪切速率，塑性重排时，剪切速率是高的。
2017-10-16 cond-mat.soft
Exact results for non-Newtonian transport properties in sheared granular suspensions: inelastic Maxwell models and BGK-type kinetic model
本文通过非弹性麦克斯韦模型和BGK型动理学模型，精确求解了剪切颗粒悬浮液的非牛顿输运性质，揭示了温度与粘度随应变率的S形不连续剪切增稠现象，并随质量比增大而增强。
2024-02-23 cond-mat.soft
Parameterization of hydrodynamic friction in a model for sheared suspensions of rough particles
本文提出了一种方法来参数化悬浮流中几乎接触的粗糙球之间的流体动力学摩擦的粗粒度模型。由于表面粗糙度引起的摩擦阻力主要改变粗糙颗粒的滑动和滚动运动模式。斯托克斯动力学模拟结合了近场成对阻力模型占这些增强的摩擦模式，计算颗粒在剪切流的轨迹。在该模型中，滑动和滚动运动模式的阻力从光滑球体的弱发散log $(1/h)$形式增加到粗糙球体的强发散$1/h$形式，以考虑由于表面粗糙体之间的挤压流而产生的额外阻力，其中$h$是颗粒之间的平均表面分离。我们确定了新的边界上的相对大小的增强的阻力不同的运动模式，使用不等式约束，反映了正定性的斯托克斯阻力张量的一对粗糙粒子。使用剪切流中的颗粒对的模拟，一个简单的模型对中心线的角旋转速率计算作为其在剪切流中的取向和流体动力学阻力模型的自由参数的函数：摩擦耦合强度，$α$，和摩擦耦合范围，$h_0$。当稀的粗糙颗粒悬浮液经受线性剪切流时，通过将模型中的对旋转速率与实验观察相匹配，可以推断出真实世界粗糙颗粒的$α$和$h_0$的值。相同的模型被用来计算流体动力学的粗糙颗粒悬浮液的高频粘度的贡献。对于不同的$α$和$h_0$，我们观察到粘度根据$h_0$而不同地发散。
2022-03-12 cond-mat.soft
Shear-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Spatial Structure and Correlations
本文采用数值模拟的方法研究了无热、无摩擦、软核二维球柱在固定体积和固定应变率$\dotγ$下受均匀稳态简单剪切驱动的流动。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出了具有牛顿流变学的非布朗悬浮液中的流动的简单模型。我们研究了剪切系统的空间结构，并计算了速度、粒子密度、粒子序参量和粒子角速度的关联函数。密度、阶数和角速度的相关性在干扰以下和干扰以上都是短程的。我们比较了系统的大小单分散颗粒的大小双分散颗粒的系统，并认为如何在空间秩序的差异，因为包装的增加，导致在全球范围内的序参量的差异。我们认为剪切的效果，最初良好有序的配置，并表明，在许多情况下，剪切行为破坏的顺序，导致相同的稳态合奏时，发现从随机初始配置。
2020-03-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hyperuniform structures formed by shearing colloidal suspensions
在周期性剪切的悬浮液中，存在动态相变，其特征在于在颗粒轨迹可逆的吸收状态和轨迹混乱且扩散的活性状态之间的临界应变幅$γ_c$。“碰撞”粒子表面之间的排斥性非流体动力学相互作用被认为是这种时间反演对称性破缺的来源。一个简单的玩具模型称为随机组织定性地再现了这种转变的动力学特征。随机组织和其他吸收状态模型表现出超均匀性，在临界状态下，由结构因子$S(q \rightarrow 0) \sim q^α$和$α> 0$量化的长尺度上的密度波动受到强烈抑制。在这里，我们实验表明，在周期性剪切悬浮液中的颗粒组织成各向异性的短程秩序，但各向同性，长程超均匀秩序的振荡剪切振幅接近$γ_c$的结构。
2020-02-11 cond-mat.soft
Discontinuous change of viscosity in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了具有速度依赖恢复系数的颗粒气体在剪切下的流变学，通过动力学理论推导出剪切粘度，并发现其在剪切速率下呈现S型依赖关系，从而在低剪切和高剪切区域之间出现粘度不连续变化，且均遵循Bagnold型标度。
2026-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sheared active fluids: thickening, thinning and vanishing viscosity
我们分析了剪切下的活性极性颗粒悬浮液的行为。在没有外力的情况下，已知取向有序的活性颗粒表现出向非均匀极化和自发流动状态的转变。这种转变是由于悬浮液的液晶性引起的弹性应力与内部主动应力之间的相互作用而产生的。在外部剪切的存在下，我们发现一个非常丰富的各种现象，包括有效的减少（增加）的表观粘度取决于主动应力的性质和流动对齐的颗粒的属性，以及更奇特的行为，如非单调的应力/应变率关系和屈服应力的大活动。
2010-02-02 cond-mat.soft
Shear thickening of cornstarch suspensions
我们研究了玉米淀粉悬浮液的流变学，这是一种非布朗粒子系统，具有不连续的剪切增稠特性。使用磁共振成像（MRI），通过确定库埃特池中的局部速度分布和浓度来获得流动的局部特性。对于低转速，我们观察到剪切局部化的屈服应力流体的特性。当总剪切速率增加时，剪切区域的宽度增加。不连续的剪切增稠被发现设置在这个剪切本地化制度结束时，所有的流体被剪切：一个非流动区域的存在，因此，似乎防止或延迟剪切增稠。使用不同测量几何形状的宏观观察表明，剪切单元的间隙越小，剪切增稠开始的剪切速率越低。因此，我们提出，玉米淀粉悬浮液的不连续剪切增稠是一个后果的brachancy：下流系统试图扩张，而是经历了一个堵塞的过渡，因为它是有限的。这一命题是证实了一个独立的测量的膨胀的悬浮液作为一个函数的剪切速率。这也解释了MRI观察结果：当流动局部化时，非流动区域起着“粘性储库”的作用，允许材料在不堵塞的情况下被剪切。
2012-06-08 cond-mat.soft
Jamming memory into acoustically trained dense suspensions under shear
研究提出利用声学扰动在剪切稠密悬浮液中嵌入结构记忆，发现声学训练能诱导剪切阻塞并拮抗性调节剪切应力，从而实现对悬浮液粘度等特性的快速、广泛调控。
2024-04-24 cond-mat.soft
Mobility and Diffusion of a Tagged Particle in a Driven Colloidal Suspension
我们数值研究了密度和应变率对单个标记颗粒在剪切胶体悬浮液中的扩散和流动性的影响。我们独立地确定随时间变化的速度自相关函数，并通过一种新的方法，相对于一个小的力的响应函数。虽然扩散系数和迁移率都依赖于应变率，但后者表现出相当弱的依赖性。有些令人惊讶的是，我们发现，响应和关联函数的初始衰减相吻合，允许在一个'有效温度'的解释。这样一个唯象的有效温度恢复了非平衡状态下的爱因斯坦关系。我们表明，我们的数据很好地描述了两个扩展到最低阶的应变率。
2010-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical density functional theory analysis of the laning instability in sheared soft matter
利用动力学密度泛函理论（DDFT）方法研究了剪切作用下胶体悬浮液的横向不稳定性。在拉宁过渡的非平衡有序驱动的非仿射粒子运动所产生的粒子间的相互作用。从DDFT，其中包括非仿射运动开始，我们进行线性稳定性分析，使识别的区域的参数空间车道形成。我们说明了我们的一般方法，将其应用到一个简单的单组分流体的软渗透颗粒。
2017-11-29 cond-mat.soft
Geometry-dependent viscosity reduction in sheared active fluids
我们研究流动斑图形成和粘度降低机制的活性流体通过研究广义Navier-Stokes模型，捕捉实验观察到的大量的涡旋动力学在微生物悬浮液。我们提出了精确的解析解，包括无应力涡格，并引入了一个计算框架，允许有效地处理以前棘手的高阶剪切边界条件。大规模的参数扫描确定自发流动对称性破缺，几何形状相关的粘度降低和负粘度状态服从于能量收集在受限的悬浮液的条件。该理论只使用一般假设的对称性和长波长结构的主动应力张量，这表明，无粘相可以实现在一个广泛的类的非平衡流体通过调整限制几何形状和图案尺度的选择。
2016-08-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Relaxation back to equilibrium after cessation of shear for confined colloidal bilayers
本文用布朗动力学的计算机模拟方法研究了两块平行平板之间的带电胶体悬浮液的结晶双层，并通过两块平板的相对运动进行剪切。电荷稳定的悬浮液是由汤川对潜在的建模。未剪切平衡构型是两个具有嵌套的二次面内结构的晶体层。对于增加的剪切速率$\dot γ$，我们发现以下的稳定状态：首先，有一个静态的固体是弹性剪切，直到达到屈服应力极限。然后，有两个晶体层在彼此的顶部滑动与注册程序。更高的剪切速率熔化结晶双层，甚至更高的剪切速率导致在剪切方向上分层的重入固体。这种定性的情况是类似的，发现在以前的批量模拟。然后，我们研究了松弛的剪切稳定状态回到平衡后，瞬时停止剪切，并发现一个典型的松弛时间作为剪切速率$\dot γ$的函数的非单调行为。特别是，高剪切速率的应用加速了驰豫回到平衡，因为剪切有序促进了平衡晶体的生长。这种机制可用于从强烈剪切的悬浮液中生长无缺陷的胶体晶体。我们的理论预测可以在强约束带电悬浮液的实际空间实验中得到验证。
2005-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Schematic models for dynamic yielding of sheared colloidal glasses
稠密悬浮液的非线性流变特性进行了讨论简化的模型，建议最近的第一原理方法的模型中的恒定速度梯度溶剂流的布朗粒子。胶体流体的剪切变稀和胶体玻璃的动态屈服产生于由于粒子相互作用而导致的结构弛豫的减慢和由密度波动的剪切平流引起的波动的增强的去相关之间的竞争。一个模式耦合的方法来探索剪切引起的抑制粒子笼和由此产生的结构弛豫的速度。
2002-09-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Far-from-equilibrium Sheared Colloidal Liquids: Disentangling Relaxation, Advection, and Shear-induced Diffusion
使用高速共聚焦显微镜，我们测量的大振幅振荡剪切下的胶体悬浮液中的颗粒位置。使用粒子的位置，我们量化的原位各向异性的对-关联函数-布朗应力的措施。从这些数据中，我们发现两种不同类型的响应系统从平衡跨越到远离平衡态。第一种是由剪切诱导的平流引起的非线性振幅饱和，而第二种是由于悬浮液松弛和剪切速率之间的竞争引起的线性频率饱和。尽管其不同的基本机制，我们表明，所有的数据可以缩放到一个主曲线，跨越平衡和远离平衡制度，连接小振幅振荡连续剪切。这一观察结果说明了Cox-Merz规则的胶体类似物及其微观基础。布朗动力学模拟表明，粒子间的相互作用足以产生实验观察到的饱和度。
2013-12-28 cond-mat.soft
Order-disorder transitions in a sheared many body system
出于实验剪切悬浮液，显示有序和无序相之间的过渡，我们在这里研究了长时间的行为的剪切和过阻尼的2-D质点系相互作用的排斥力。作为相互作用强度和剪切速率的函数，我们发现消失和大的单粒子扩散相之间的过渡。在单粒子扩散消失的阶段，系统通常在非常缓慢的时间尺度上向规则晶格演化。不同的晶格可以接近，这取决于相互作用强度和强迫振幅。无序态出现在规则晶格不稳定的参数区域。颗粒间的关联函数揭示了剪切带的形成。与单粒子密度相比，空间分辨的两粒子关联函数随时间变化，并允许在一段时间内确定相位。在悬浮液的情况下，低扩散率状态下的运动基本上是可逆的，而在强扩散状态下则不是。
2015-12-01 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Anomalous diffusion of proteins in sheared lipid membranes
我们使用粗粒度的分子动力学模拟来研究嵌入跨膜蛋白的剪切脂质膜的扩散特性。在没有蛋白质的膜中，我们发现在所有流动条件下脂质的正常面内扩散。蛋白质包埋膜的行为完全不同：通过施加一个简单的剪切流和滑动的单层膜上的其他，蛋白质簇的运动成为强烈的超扩散在剪切方向。在这种情况下，亚扩散区是主要垂直于流动。我们表明，超扩散是一个结果，加速混沌运动的蛋白质-脂质复合物内的膜空隙，这是由疏水性失配或蛋白质的脂质运输。
2013-08-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Colloidal transport in bacteria suspensions: from bacteria scattering to anomalous and enhanced diffusion
胶体耦合到游泳池浴一般显示增强的扩散。这种传输动力学源于主动和被动粒子之间的微妙相互作用，尽管经过数十年的深入研究，这种相互作用仍然阻碍着我们的理解。在这里，我们通过提供胶体和细菌之间的单次散射事件的定量表征来解决问题的根源。基于我们的实验，我们建立了一个极小模型，定量预测的散射轨迹的几何形状，并在很长一段时间内增强胶体扩散。理论和实验之间的定量对抗阐明了增强传输的微观起源。碰撞完全由随机接触相互作用决定，这两种相互作用在短时间内产生真正的反常扩散，在长时间内产生增强扩散，在任何尺度上都没有弹道机制。
2020-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport Phenomena and Structuring in Shear Flow of Suspensions near Solid Walls
在本文中，我们应用格子玻尔兹曼方法和扩展到颗粒悬浮液介绍了Ladd等人。研究的传输现象和结构效应的颗粒悬浮在流体附近的剪切固体壁。我们发现，一个颗粒自由区附近的墙壁，它有一个宽度取决于剪切速率和颗粒浓度。壁导致在低浓度下形成平行颗粒层，其中每层的颗粒数量随着到壁的距离的增加而减少。
2004-11-24 cond-mat.soft
Shear thickening in electrically stabilized non-aqueous colloidal suspensions
作者以前介绍了一个激活模型的电稳定胶体悬浮液中的剪切增稠的开始。它预测，剪切增稠发生时，沿压缩轴排列的颗粒在剪切悬浮液克服静电斥力在临界剪切应力，并被捕获在初级最小的DLVO相互作用势。与非水二氧化硅悬浮液的实验研究，由Maranzano和瓦格纳进行的比较，进行。对于理论适用范围内的粒子系统，实验数据和模型预测之间可以找到一个很好的吻合。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Growing length and time scales in a suspension of athermal particles
我们模拟了非布朗粒子在剪切粘性介质中的弛豫过程;小的剪切应变最初施加到系统上，然后进行弛豫。弛豫时间和相关长度被估计为密度的函数，其在干扰密度处代数发散。这意味着弛豫时间可以通过使用动态临界指数的相关长度来缩放，其估计为4.6（2）。研究还发现，剪切应力经历幂律衰减的干扰密度，这是让人想起临界减速。
2009-02-03 cond-mat.soft
Swimmer suspensions on substrates: anomalous stability and long-range order
我们提出了一个全面的理论的动力学和波动的二维悬浮的极性活性粒子在不可压缩流体局限于基板。我们表明，依赖于一个单一的参数的符号，一个状态与极性取向顺序是非常稳定的（或非常不稳定），与非零的松弛（或增长）率为零波数的角波动。这种在稳定状态下对对称性破缺模式的屏蔽确实会导致常规的而不是Bricard等人所认为的巨大的数字波动，Nature ${\bf 503}$，95（2013），但是它们在展曲稳定的群中的弯曲不稳定性不存在，并且极性相在二维中具有长程序。我们的理论也描述了受限的三维薄膜悬浮液的活性极性粒子以及致密的可压缩的活性极棒，并预测了一个植绒过渡没有带状不稳定性
2019-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
High-frequency ultrasonic speckle velocimetry in sheared complex fluids
在36 MHz的高频超声脉冲被用来测量在库埃特几何剪切的复杂流体的速度分布。我们的技术是基于时域互相关的超声散斑信号的后向散射的移动介质。声学数据的后处理使我们能够在0.02- 2秒内记录速度分布，空间分辨率为40 $μ$ m/1 mm。在使用牛顿悬浮液仔细校准后，将该技术应用于用直径为3- 10 $μ$ m的聚苯乙烯球接种的剪切溶致层状相。时间平均速度分布揭示了存在的不均匀流动，与壁滑移和剪切带，在附近的剪切诱导的“分层”过渡。慢瞬态制度和/或时间波动也可以解决，并表现出复杂的时空流动行为，有时超过两个剪切带。
2003-11-04 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in anomalous rheology of active suspensions
本研究通过模型推进型游泳者的流体动力学模拟，揭示剪切流中流体动力学相互作用诱导游泳者取向并导致显著降黏，阐明活性悬浮液异常流变学的核心机制。
2023-12-17 cond-mat.soft
A general constitutive model for dense, fine particle suspensions validated in many geometries
细颗粒悬浮液（如玉米淀粉与水的混合物）在剪切时表现出粘度的巨大变化，产生令人着迷的行为，吸引了儿童和流变学家。最近检查这些混合物在简单的流动几何形状表明，颗粒间的排斥是这种效果的核心-混合物在休息或剪切缓慢，排斥防止颗粒之间形成摩擦接触，而当剪切更有力，颗粒应力克服排斥，使颗粒相互作用的阻力，并形成微观结构，抵制流动。这些混合物以前的本构研究集中在特定的情况下，通常限于二维，稳定，简单的剪切流。在这项工作中，我们介绍了一个预测和一般的，三维连续模型，这种材料，使用混合物理论耦合的流体和颗粒相。在模型中扮演核心角色，我们引入了一个微观结构状态变量，其演变推导出小尺度的物理参数，并检查与现有的数据。我们的空间和时间相关模型在各种不稳定、非均匀流配置中进行了数值实现，其中显示出准确捕获各种关键行为：（i）在定常流中观察到的连续剪切增稠（CST）和不连续剪切增稠（DST）行为，（ii）“剪切干扰锋”随时间的传播，（iii）“撞击激活干扰锋”的时间依赖性传播，以及（iv）非牛顿的“运行在欧布莱克”效应，其中快速运动体保持漂浮，而慢速运动体下沉。
2019-05-23 cond-mat.soft
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
