Heat and mass transport in a three-dimensional mesoscale odd fluid
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文针对三维中尺度奇流体，推导热传导与自扩散方程及对应张量，经模拟验证后，研究其受限几何下的热与质量输运，发现其稳态温度、密度分布受奇输运系数显著形变，与常规流体存在明显差异。
2026-08-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mesoscale Structures at Complex Fluid-Fluid Interfaces: a Novel Lattice Boltzmann / Molecular Dynamics Coupling
具有吸附颗粒的介观结构的复杂流体-流体界面是新设计材料的关键组成部分，其不断丰富软物质领域。模拟工具，能够应付这些系统的不同尺度的特点是有效的理论研究的基本要求。在本文中，我们提出了一种新的模拟方法，Ahlrichs和Dünweg的方法的基础上[Ahlrichs和Dünweg，Int. J. Mod. Phys. C，1998，9，1429]，耦合的“山陈”多组分格子玻尔兹曼技术的非格子分子动力学，以有效地模拟复杂的流体-流体界面。我们演示了如何使用这种方法来研究广泛的一类具有挑战性的问题。给出了几个例子，与重音双连续相的形成在磁流体溶液和铁磁流体乳液。我们还表明，溶剂化自由能在粒子-流体相互作用中的引入揭示了隐藏的，多尺度性质的粒子-流体耦合，允许对称地（和可互换地）处理系统的晶格和晶格外的组件。
2014-02-19 cond-mat.soft
Effective Temperature and Einstein Relation for Particles in Mesoscale Turbulence
从最小尺度的量子系统到最大尺度的星系际介质，湍流在自然界中无处不在。通常被称为经典物理学最后一个未解决的问题，它仍然是一个经过时间考验的远离平衡的动力学范式。这种现象甚至超越了自推进流体，例如致密的细菌悬浮液，即使组成颗粒以低于1的雷诺数移动，也可以在中尺度上显示湍流。这是激烈的争论是否这样的流体具有有效的温度和服从波动耗散关系（FDR），因为它们通常被破坏缺乏细致平衡。在这封信中，我们回答了这个问题，并报告了一个精确的表达的有效温度分布的相互作用的粒子，平流的中尺度湍流。该有效温度在颗粒扩散率中是线性的，其中斜率定义了颗粒迁移率，当背景流体表现出全局极性排序时，该斜率较高，而当流体处于各向同性平衡时，该斜率较低。我们相信我们的工作是爱因斯坦关系的直接验证-最简单的FDR，对于沉浸在中尺度湍流中的相互作用粒子。
2021-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Wall entrapment of peritrichous bacteria: A mesoscale hydrodynamics simulation study
微泳者如E.大肠杆菌积累，并表现出一个有趣的动力学附近的墙壁，由流体动力学和空间相互作用。深入了解潜在的机制和主要的相互作用需要一个详细的表征的诱捕过程。我们采用中尺度流体力学模拟方法研究了E.大肠杆菌型细胞在一个不滑壁。该细胞由具有几个明确的螺旋鞭毛的球形圆柱体模拟。捕获过程的三个阶段可以区分为：接近政权，其中一个细胞游泳对一个几乎直的轨迹上的墙壁;散射政权，其中细胞接触墙壁，与重新定向;和表面游泳政权。我们的模拟结果表明，空间相互作用可能占主导地位的捕获过程中，然而，流体动力学的相互作用减缓吸附动力学靠近边界，并意味着在墙上的圆周运动。细胞运动的特征是强烈的摆动动力学，细胞优先指向细胞壁。
2020-07-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mapping molecular models to continuum theories for partially miscible fluids
我们将流体-流体界面的分子动力学模拟映射到部分互溶流体的介观连续理论上。与以往的工作不同，我们不仅研究了界面序参量和密度分布，而且还研究了应力。这允许从分子动力学模拟的长度尺度到适合于晶格玻尔兹曼或其它中尺度模拟方法的中尺度模型的完整映射。典型的假设中尺度模型，如不可压缩性，被发现失败的接口，这对表面张力有显着的影响。假速度，发现在一些离散模型的弯曲界面，被发现是最小化时，介观模型的参数与分子动力学的结果是一致的。一个改进的介观模型，并证明产生的结果与分子动力学模拟的界面宽度下降到接近分子大小。
2003-10-28 cond-mat.soft
Relevance of angular momentum conservation in mesoscale hydrodynamics simulations
角动量在流体中是守恒的，只有少数例外，如铁磁流体。然而，它可以在流体模拟中局部违反，以减少计算成本。使用基于粒子的模拟方法，多粒子碰撞动力学，它可以打开或关闭角动量守恒的影响，这种违反进行了研究。为此，我们研究圆形Couette流之间的同心和偏心的圆柱体，非物理扭矩由于缺乏角动量守恒被发现，而速度场不受影响。此外，在模拟接触时具有不同粘度的流体和溶剂中的星形聚合物时，会出现不正确的角速度。这些结果与基于宏观应力张量的理论预测在定量上一致。
2007-09-11 cond-mat.soft
Derivation of a hydrodynamic theory for mesoscale dynamics in microswimmer suspensions
在本文中，我们系统地推导出一个四阶连续理论，能够再现中尺度湍流的三维悬浮液的微型游泳者。我们从过阻尼Langevin方程的通用微观模型（推或拉），其中包括流体动力学的相互作用，小的长度尺度（相邻的游泳者的极性对齐）和大的长度尺度，溶剂流相互作用的序参量字段。流场是由Stokes方程确定的，并由应力张量的近似值补充。除了流体动力学相互作用，我们还允许从排除体积效应产生的双对相互作用。这里的结果大大扩展和推广了早期的发现[Phys. Rev. E 94，020601（R）（2016）]，其中我们推导了二维流体动力学理论。从相应的平均场Fokker-Planck方程结合自洽封闭方案，我们推导出非线性场方程的极和极序参量，涉及梯度项的四阶。我们发现，有效的微游泳动力学依赖于溶剂流动和取向顺序之间的耦合。对于非常弱的耦合对应于一个高粘度的悬浮液，中尺度湍流的动力学可以描述一个简化的模型，只包含一个有效的microswimmer速度。
2018-06-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flocking and mesoscale turbulence in three-dimensional active fluids
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究三维活性流体中群体行为与湍流的相互作用，揭示了高活动性下湍流群体与全局秩序共存的现象，并通过闭合模型解释了湍流状态的转变机制。
2026-01-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multi-Particle Collision Framework for Active Polar Fluids
本文将 MPCD 框架扩展为三种 AP-MPCD 模型，实现极性主动流体的介观模拟，并再现群聚转变、条带及外场与障碍物效应。
2025-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulations of amphiphilic fluids using mesoscale lattice-Boltzmann and lattice-gas methods
我们比较了两个最近开发的介观模型的二元不混溶和三元两亲性流体。我们详细描述和比较的算法，并讨论其稳定性。对三元液滴相和二元水-两亲性海绵相自组装的模拟结果进行了比较和讨论。这两种模型都需要并行实现和部署大规模并行计算资源，以实现合理的三维模型的模拟时间。两种不同的并行架构的并行化策略和性能进行了比较和讨论。多相流体的大规模三维模拟需要广泛使用高性能可视化技术，以便能够解释大量复杂的数据。我们报告我们的经验与两个商业可视化产品：AVS和VTK。我们还讨论了应用和使用新的计算转向技术，更有效地利用高性能计算资源。最后，我们对这两种模式的未来发展提出了一些建议。
2002-12-06 cond-mat.soft
HTMPC: A heavily templated C++ library for large scale particle-based mesoscale hydrodynamics simulations using multiparticle collision dynamics
Peter Grünberg Institute and Jülich Centre for Neutron Science, Forschungszentrum Jülich（彼得·格林伯格研究所和朱利希中子科学中心，朱利希研究中心）；Theoretical Physics of Living Matter, Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（生命物质理论物理，先进模拟研究所，朱利希研究中心）
提出HTMPC库，基于多粒子碰撞动力学（MPC）方法，通过插件化设计和分布式计算支持大规模介观流体动力学模拟，在数千MPI等级上验证了万亿粒子系统的可扩展性，并通过胶体悬浮液示例展示了其可扩展性和多功能性。
2024-06-21 cond-mat.soft physics.comp-ph
Giant fluctuations in sheared viscoelastic fluids emerging in a mesoscale simulation
已知剪切流在原本透明和均匀的聚合物溶液中引起巨大的密度波动。这种效应源于缠结聚合物网络的弹性，并且可以跨越超过一千条链的距离。它在许多散射实验中被观察到，后来被数学理论解释。在这里，我们从直接粒子模拟的角度来观察这种现象。主要的新颖之处是速度相关的摩擦力，耦合整个系统，并有效地解决了稀疏矩阵代数。我们的极简模型在台式PC上运行，结果与实验吻合得很好。
2018-08-20 cond-mat.soft physics.comp-ph
Emerging mesoscale flows and chaotic advection in dense active matter
本文通过研究二维过阻尼自推进圆盘模型，发现稠密活性流体中由拥挤效应与持续推进竞争所驱动的介尺度混沌平流，揭示了一种区别于其他活性系统集体流动的新型活性湍流。
2023-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Theory and simulation of electrokinetic fluctuations in electrolyte solutions at the mesoscale
电解质溶液在储能器件中起着重要的作用，其性能高度依赖于亚微米尺度的电动过程。虽然波动和随机特性在小尺度下变得更加关键，但长程库仑相互作用对具有波动流体动力学和静电相互作用的流体系统的理论分析和模拟提出了特殊的挑战。在这里，我们提出了一个理论框架的基础上的Landau-Lifshitz理论推导出封闭形式的表达式的波动相关的电解质溶液中，表明显着不同的去相关过程的离子浓度波动从流体动力学波动，这为理解耦合的波动流体动力学和电动力学的传输现象提供了见解。此外，我们还分别用含显式离子的分子动力学和含半隐式离子的介观荷电耗散粒子动力学（cDPD）模拟了涨落电动力学系统，发现局域电荷密度的空间概率密度函数在亚纳米尺度下服从Gamma分布（即，0.3 nm）并收敛到纳米尺度以上的高斯分布（即，1.55 nm），表明存在一个下限的长度尺度的中尺度模式使用高斯起伏。通过全原子MD和介观cDPD模拟计算了流体动力学和电动力学涨落的时间关联函数，与基于线性化涨落流体动力学理论的理论预测结果吻合较好.
2021-07-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow-polarity decoupling and universal mobility enhancement in dense bacterial active fluids
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Hainan University（海南大学）
通过同时成像细胞体、鞭毛和流场，发现密集3D细菌活性流体中细胞极性随机分布但溶剂流呈现介观有序，流-极性解耦源于各向异性微游泳者力-偶极假设的失效，近场相互作用产生新活性力，增强自平流迁移率。
2026-11-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Bacterial swarmer cells in confinement: A mesoscale hydrodynamic simulation study
当被接种到营养丰富的表面上时，广泛的周毛细菌经历相当大的生理变化，并表现出快速和集体的迁移，表示为群集。因此，这种群体细胞的长度和它们的鞭毛数量显著增加。本文研究了单个E.通过介观流体动力学模拟，将蜂群细胞的分子动力学模拟与包埋流体的多粒子碰撞动力学方法相结合，将大肠杆菌型蜂群细胞限制在两个平行壁之间。E.大肠杆菌型群细胞比它们的共生体长三倍，但它们的鞭毛密度相当。通过改变壁的分离，我们分析了对鞭毛排列的限制效果，对细胞在壁之间的间隙中的分布，以及对细胞动力学的影响。我们发现只有一个弱的依赖约束的束结构和动力学。细胞在间隙中的分布从非常窄的几何结构主导的行为变为较宽间隙的流体主导的行为，其中细胞优先位于较窄间隙的间隙中心，并且优先靠近较宽间隙的壁之一。动态地，细胞表现出广泛的迁移行为，这取决于它们的鞭毛束排列，从直线游泳到滚壁。
2016-10-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mesoscale modeling of colloidal suspensions with adsorbing solutes
本文构建含可逆吸附溶质的胶体悬浮液介观模型，耦合颗粒、流体与溶质动力学，并以方势阱描述吸附，支持直接数值模拟。
2015-01-14 cond-mat.soft
Mesoscale simulation of soft particles with tunable contact angle in multi-component fluids
流体界面上的软颗粒在我们日常生活的许多方面发挥着重要作用，例如食品工业，油漆和涂料以及医疗应用。分析方法无法描述许多软颗粒悬浮液的复杂动力学的紧急影响，而实验通常只捕获散装性质或需要侵入性方法。因此，计算方法是补充实验工作的重要工具。然而，需要一种有效的和通用的数值方法来模拟许多软颗粒的稠密悬浮液。本文基于格子玻尔兹曼方法，提出了一种模拟多组分流体中软颗粒在流体-流体界面处及其附近的方法，并对颗粒吸附到流体-流体界面时由于流体-结构耦合而产生的平衡形状误差进行了表征。此外，我们表征的颗粒表面的优先接触角和颗粒的柔软度上的质心相对于流体界面的垂直位移的影响。最后，我们证明了我们的模型的能力，通过模拟一个软胶囊吸附到流体-流体界面上的剪切流平行的界面，和覆盖的液滴悬浮在另一种流体中的软颗粒具有不同的润湿性。
2019-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Mesoscopic Correlations in Aqueous Alkylamine Mixtures Between Molecular and Micro Emulsions
本研究开发介观桥接形式主义连接SSOZ框架与TS方法，揭示局部取向关联在介观尺度的长程表现，统一描述密度涨落，通过X射线散射验证TS对介观结构的捕捉能力，为复杂流体结构交叉提供通用解释途径。
2025-11-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Impact of protein corona morphology on nanoparticle diffusion in biological fluids: insights from a mesoscale approach
本研究提出介观尺度计算模型，探究蛋白质电晕形态对纳米颗粒在拥挤生物流体中扩散的影响，发现电晕形态显著影响扩散，并给出单球模型精确参数化策略。
2025-10-09 cond-mat.soft
The Scallop Theorem and Swimming at the Mesoscale
通过协同建模，仿真和实验相结合，我们表明，存在一个政权的自推进中的流体动力学的惯性可以从游泳者分离。这是证明了一个不对称的哑铃，尽管在一个相互的方式变形，自我传播的流体中，由于非互易斯托克斯流场的运动。后者是由两种构成珠粒的滑行时间的差异引起的。这种不对称性作为第二个自由度，恢复扇贝定理在介观尺度。
2020-08-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamics of thermally-driven chiral propulsion and separation
该研究建立热驱动流体动力学模型，阐释带热梯度的牛顿液体横流引发介观手性结构按手性推进分离、且悬浮液反作用于流动产生横向速度的机制，提供了低成本测试手性颗粒策略的方法。
2023-06-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mesoscale modelling of polyelectrolyte electrophoresis
用介观模拟方法研究了从单体到长片段的柔性单链的电泳行为。从原子的细节抽象的晶体和流体，一个粗粒度的分子动力学模型连接到介观流体描述的格子玻尔兹曼方法被用来研究自由溶液电泳。我们的研究表明，聚电解质的电泳运动的流体动力学相互作用的重要性，并量化周围离子的影响。电泳迁移率的长度依赖性可以通过评估有效电荷和有效摩擦的标度行为来理解。我们的结果与实验测量的完美一致表明，所有的化学细节和流体结构都可以安全地忽略，并且适当的粗粒度方法可以产生对问题物理的准确描述，只要系统中所有实体之间的静电和流体动力相互作用，即，适当地考虑了反离子、解离的抗衡离子、另外的盐和溶剂。我们的模型是能够桥接的单分子政权的几个纳米到大分子的轮廓长度超过100纳米，长度尺度，目前无法访问原子模拟。
2009-02-11 cond-mat.soft
Comment on "Kinetic theory models for granular mixtures with unequal granular temperature: Hydrodynamic velocity" [Phys. Fluids 33, 043321 (2021)]
对J.Solsvik和E. Manger，“具有不相等颗粒温度的颗粒混合物的动力学理论模型：流体动力学速度”，物理流体\textbf{33}，043321（2021）。
2021-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mesoscale simulations of diffusion and sedimentation in shape-anisotropic nanoparticle suspensions
Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；Auburn University（奥本大学）；Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
研究通过介观模拟确定了各向异性纳米颗粒悬浮液的长时自扩散系数和沉降系数，基于理论预测和实验数据验证了正十二面体、立方体、四面体和圆柱体颗粒的扩散系数估算方法。
2024-03-05 cond-mat.soft
Statistical mechanics of transport processes in active fluids: Equations of hydrodynamics
流体动力学方程，包括质量，线动量，角动量，和能量的粗粒化的内部扭矩驱动的旋转哑铃组成的系统的微观运动方程。
2017-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of additives on oil displacement in nanocapillaries: a mesoscale simulation study
我们进行了介观尺度模拟，以调查的效果，添加剂，如表面活性剂和聚合物，在驱油过程中的水和盐水注入。一个多体耗散粒子动力学（MDPD）模型参数化，以再现通过实验或经典分子动力学（MD）获得的物理性质。然后采用MDPD模型模拟水和盐水对正十二烷的驱替，表面活性剂浓度范围为1 wt. %至IOwt. % SDS和0.5wt. %的HPAM。我们观察到，虽然添加剂可以进入毛细管而不堵塞，但表面活性剂浓度和注入速率的特定组合可能导致不良的驱油。这一结果可以从水-壁和（表面介导的）水-油相互作用之间的平衡来理解。因此，我们的研究结果显示了一个有效的逆转的润湿性字符，从水润湿到油润湿，作为界面速度的函数。最后，我们总结了这些结果的影响，涉及添加剂的流体-流体位移。
2020-04-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Breakdown of Hydrodynamics in a Simple One-Dimensional Fluid
本文研究了一维双原子流体在冲击波作用下的行为。我们发现，由此产生的冲击波的性质与流体动力学和动力学方法预测的结果形成鲜明对比，例如，流体动力学曲线代数地向它们的平衡值松弛。偏离当地热力学平衡是持久的，衰减的距离激波层的幂律。在离激波无限远的地方观察到非均分现象，速度分布矩呈现多尺度性。这些结果质疑简单的流体力学理论的有效性，以了解集体行为在一维流体。
2006-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mesoscale pattern formation of self-propelled rods with velocity reversal
我们研究了自推进粒子与速度反转相互作用的单轴（单轴）排列内的粗粒度流体动力学理论。结合分析和数值延拓技术，我们表明，这个活跃的系统的物理本质上是由反转频率控制。特别是，我们发现，细长的，高密度的，有序的模式，所谓的带，出现通过亚临界分叉从空间均匀的状态。我们的分析进一步揭示了带的相互作用是弱吸引力的，因此，带融合碰撞在类比非平衡成核过程。此外，我们证明了一个重整化的积极的线张力可以分配给稳定的带低于临界反转率，超过这个临界反转率，他们是横向不稳定的。此外，我们还讨论了带的动力学粗化以及在横向不稳定性阈值附近的非线性动力学。总之，减少多粒子系统的动态带提供了一个框架，以了解的影响，出现在自推进粒子系统的非平衡模式的反转频率。在这方面，我们的研究结果构成了有利于微生物学假设的原理证明，即滑杆形细菌的逆转调节在生命周期阶段观察到的各种自组织模式的发生。
2016-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic anomalies in supercritical fluid
利用分子动力学模拟研究了Lennard-Jones流体在宽温度和密度范围内的长、中时间尺度下的速度自相关函数的性质。我们发现，领先和subleading VAF时间渐近线，$a_1$和$a_2$的振幅，基本上表现出非单调的温度和密度依赖性。在温度-密度平面上有两条线对应于位于超临界流体中的等容线和等温线上的$a_1$（$a_2$）的最大值（水动力异常）。这些线使我们了解流体演化成气体的各个阶段。
2014-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating hydrodynamics in a vertically vibrated granular fluid with gravity
我们研究了二维颗粒流体中的流体动力学波动，在重力的存在下，由一个振动的基地和激发，侧重于横向速度模式。由于系统是不均匀的，我们测量波动的水平层的宽度小于特征流体动力学长度：它们可以被认为是几乎均匀的子系统。模式的自相关的大时间衰减是指数和兼容的涡度扩散由于剪切粘度，在平衡流体。的速度结构因子，强烈偏离平衡常数的行为，以及再现由两个噪声项描述的有效的脉动流体动力学：第一个与涡度扩散和第二个与本地能量交换，其中有内部和外部字符，分别。
2011-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress Tensors of Multiparticle Collision Dynamics Fluids
应力张量推导出的多粒子碰撞动力学算法，基于粒子的波动流体的介观模拟方法，类似于那些原子或分子系统。系统的周期性边界条件以及流体被限制在一个狭缝。对于每一种情况，张量的两个等价的表达式，内部应力张量，其中涉及系统的所有自由度，和外部应力，其中只包括与限制表面的相互作用。此外，应力张量与嵌入颗粒的系统被确定。基于导出的应力张量，计算了剪切粘度的解析表达式。模拟说明了不同的衍生表达式之间的波动的差异，并产生非常好的协议之间的数值结果和解析推导的表达式的粘度。
2008-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Breakdown and Restoration of Hydrodynamics in Dipole-conserving Active Fluids
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）
该研究揭示了偶极矩守恒的主动流体在不同维度下流体力学行为的转变，发现活动性可恢复或破坏线性流体力学，拓展了流体动力学的普遍性类别。
2026-02-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active turbulence in microswimmer suspensions -- the role of active hydrodynamic stress and volume exclusion
本研究利用多粒子碰撞动力学方法模拟细菌型微游动悬浮液，揭示了活性流体动力学应力、体积排阻和rotlet偶极子强度对集体行为的影响，发现高浓度和强偶极子下涌现Kolmogorov-Kraichnan型湍流，强调了流场对群集运动和细菌湍流的关键作用。
2021-08-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Modeling hydrodynamic interactions in soft materials with multiparticle collision dynamics
多粒子碰撞动力学（MPCD）是一种灵活、鲁棒的细观计算技术，用于模拟软材料中溶剂介导的流体动力学相互作用。在这里，我们提供了一个关键的概述MPCD方法，并总结其电流强度和局限性。该方法的能力突出审查其最近的应用程序来模拟不同的现象，从复杂的流体和热渗透运输的流动，细菌游泳和活性粒子自组装。我们还讨论了突出的挑战和新兴的方法的发展，预计将大大扩大MPCD的适用性，以其他系统的技术重要性。
2019-02-27 cond-mat.soft
Swinging and Tumbling of Fluid Vesicles in Shear Flow
简单剪切流中的流体囊泡的动力学研究使用动态三角形化表面的中尺度模拟，以及基于两个变量的理论方法，形状参数和倾角，其中没有可调参数。我们表明，在著名的坦克踩踏和翻滚状态之间，可以出现一个新的“摇摆”状态。我们预测的动态相图的剪切速率，膜和内部流体的粘度，和减少囊泡体积的函数。我们的结果与最近的实验结果吻合得很好。
2006-11-14 cond-mat.soft
Mesoscale simulation of semiflexible chains. I. Endpoint distribution and chain dynamics
用数值模拟的方法研究了半柔性光纤的端点分布和动力学特性。简要介绍了柔性和半柔性聚合物的分析理论。特别是，一个封闭的表达式给出了蠕虫状链的弛豫谱，它决定了聚合物的扩散和流变。其次，建立了具有完全流体动力学相互作用的蠕虫状链的仿真模型，并给出了弯曲和扭转模量的关系式。引入两种方法将扭转刚度纳入模型。通过模拟热浴中的单链，并将链的端点分布与建立的Monte Carlo结果进行比较，验证了该模型的有效性。得出的结论是，扭转刚度导致一个稍短的有效持久长度为一个给定的弯曲刚度。为了进一步验证模拟模型，研究了固定持续长度和改变聚合物长度N的聚合物扩散。扩散常数显示交叉从劳斯爬行行为。由单体置换得到的末端弛豫时间与蠕虫链理论一致。还研究了链交叉的概率。这种可能性很低，不会影响目前的结果。
2013-06-06 cond-mat.soft
Squeezed in three dimensions, moving in two: Hydrodynamic theory of 3D incompressible easy-plane polar active fluids
我们研究了三维（3D）不可压缩集合的自推进实体与非零平均速度状态下的动量汇接触的流体动力学行为，以下称为3D易平面不可压缩极性活性流体。我们表明，该系统的流体动力学模型属于同一普适类的平衡系统，即一个特殊的三维各向异性磁铁。后者可以进一步映射到另一个平衡系统上，即滑动柱相中的DNA-脂质混合物。通过这些联系，我们找到了三维易平面不可压缩极性活性流体阻尼系数的发散重整化，并得到了它们的等时速度关联函数。
2018-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hydrodynamics in Semidilute Polyelectrolyte Solutions and Complex Coacervates
本文利用显式包含流体动力学的介观分子动力学模拟，发现半稀聚电解质溶液及高浓度复合凝聚层中的链段亚扩散仍存在长程流体动力学作用。
2024-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Hydrodynamic coupling between two fluid membranes
研究了堆积流体膜中点粒子间的面内耦合扩散动力学。我们计算的贡献耦合的纵向和横向扩散系数，由于粒子运动内的不同以及相同的膜。堆叠的几何形状导致两个膜之间的流体动力学耦合。
2011-01-17 cond-mat.soft
Curvature dynamics and long-range effects on fluid-fluid interfaces with colloids
我们调查的动力学相分离的二元流体，包含胶体哑铃锚定的流体-流体界面。广泛的格子玻尔兹曼浸没边界方法模拟表明，软哑铃的存在下，可以显着影响相分离流体之间的界面的曲率动力学，即使粗化动力学几乎不变。此外，我们的研究结果表明，曲率动力学表现出明显的非局部效应，这可能是利用新的软介观材料的设计。我们指出，检查的统计动力学的曲率可以揭示新的见解局部不均匀性的二元流体配置，作为哑铃的体积分数和纵横比的函数。
2022-01-19 cond-mat.soft
General Nonlinear 2-Fluid Hydrodynamics of Complex Fluids and Soft Matter
我们讨论了复杂流体的一般2流体动力学方程，其中一种是简单的牛顿流体，而另一种是液晶或聚合物/弹性体，因此适用于溶致液晶，聚合物溶液，和溶胀弹性体。该方法可以很容易地推广到其他复杂流体的求解。特别强调的是这种非线性，源自2-流体的描述，如运输的总时间导数的一部分。结果表明，流体动力学量对流的适当速度不能随意选择，因为它们之间存在着微妙的关系。在允许的组合内，对流速度通常取决于材料。所谓的应力划分问题，即如何的粘性或弹性应力分布在两种流体之间，示出部分取决于对流速度的选择，但在其他方面也依赖于材料。给出了一组合理简化的方程以及可用于与实验进行比较的有效浓度动态的线性化版本。
2004-04-06 cond-mat.soft
Propagation of hydrodynamic interactions between particles in a compressible fluid
流体动力学相互作用的粘性扩散和声音传播传输：这两种机制的流体动力学相互作用的时间演变研究本文直接数值模拟。本文利用粒子速度相关性估计流体中两粒子系统的流体动力相互作用。在不可压缩流体中，流体动力相互作用以无限声速瞬时传播，随后是粘性扩散的时间演化。另一方面，在可压缩流体中，声音以有限的速度传播，这通过粘性扩散和声传播的时间尺度之间的数量级关系影响流体动力相互作用的时间演化。通过引入这些时间尺度的比率作为相互作用的压缩因子，来表征流体动力相互作用。
2013-03-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A tutorial for mesoscale computer simulations of lipid membranes: tether pulling, tubulation and fluctuation
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术学院）
本文介绍mesoscale粗粒化膜模拟（CGMS）的教程，涵盖膜模拟建模方法、CGMS开发指导及tether拉伸、管状化和波动的实操教程，提供可运行的教程仓库。
2025-02-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Generalized dynamical density functional theory for classical fluids and the significance of inertia and hydrodynamic interactions
我们研究了胶体流体的动力学，包括惯性和流体动力学的相互作用，这两种效应强烈影响系统的非平衡性质。我们得到了一个一般的动力学密度泛函理论（DDFT），它表现出很好的协议与完整的朗之万动力学。在适当的限制，我们恢复现有的DDFT和Navier-Stokes方程与额外的非本地条款。
2012-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Hydrodynamic radius approximation for spherical particles suspended in a viscous fluid: influence of particle internal structure and boundary
本文研究了球形颗粒在Stokes流中运动的系统，考虑了不同的颗粒内部结构和边界条件，包括Navier滑移模型。结果表明，它们的流体动力学相互作用是很好地描述了通过处理它们作为固体球的较小的流体动力学半径，这可以确定从测量的单粒子扩散或特性粘度系数。由这样的颗粒制成的悬浮液的有效动力学是相当准确地描述了与流体动力学半径的固体颗粒的迁移率系数，平均与不变的直接粒子之间的相互作用。
2014-01-24 cond-mat.soft
Hydrodynamics of Binary Fluid Mixtures - An Augmented Multiparticle Collison Dynamics Approach
本文通过将多粒子碰撞动力学（MPC）与Ginzburg-Landau自由能泛函耦合并引入密度依赖项，提出一种增强的二元流体及多相流模拟方法，验证表明其能准确描述临界分离点热力学、液滴界面涨落及相分离动力学。
2018-03-08 cond-mat.soft
Hydrodynamics of confined colloidal fluids in two dimensions
本文应用混合分子动力学和介观模拟技术研究了二维受限胶体圆盘的动力学行为。我们计算的速度自相关函数，并观察到预测的$t^{-1}$长时间的流体动力学尾巴的特点，无约束流体，以及更复杂的振荡行为和负尾强约束的几何形状。由于速度自相关函数的$t^{-1}$尾部在有限系统中被切断较长时间，因此相关扩散系数不会发散，而是在数学上取决于系统的整体大小。
2008-12-18 cond-mat.soft
Direction-dependent Dynamics of Colloidal Particle Pairs and the Stokes-Einstein Relation in Quasi-Two-Dimensional Fluids
流体动力学相互作用对于不同的流体，特别是那些具有低的胶体金数的流体，例如微生物和颗粒负载的悬浮液，以及在膜中扩散的蛋白质是重要的。不幸的是，虽然远场（渐近）流体动力学相互作用在二维和三维中得到了充分的理解，但近场相互作用却没有，因此我们对稠密流体悬浮液中的运动仍然缺乏了解。在这方面的贡献，我们实验探索准二维胶体流体中的近场粒子之间的流体动力学相关性。令人惊讶的是，所测得的位移和弛豫的粒子对的身体框架表现出方向依赖的动态，可以定量地连接到所测得的近场流体动力学相互作用。这些发现，反过来，提出了一个机制，如何以及何时流体力学可以导致无处不在的斯托克斯-爱因斯坦关系（SER）的崩溃。我们观察到这种故障，有趣的是，我们表明，方向相关的故障的SER改善沿方向的流体动力学相关性最小。总的来说，这项工作揭示了近场流体力学在二维流体传输和动态重组方面的重要影响。
2023-02-09 cond-mat.soft
Instabilities and diffusion in a hydrodynamic model of a fluid membrane coupled to a thin active fluid layer
我们构建了一个粗粒度的有效的二维（2D）流体动力学理论作为一个理论模型的耦合系统的流体膜和一个薄层的极性活性流体在其有序的状态，锚定到膜。我们表明，这样的系统是容易通过非平衡驱动，极性顺序和膜波动的相互作用的一般不稳定性。我们使用我们的模型方程计算的膜中的夹杂物的扩散系数，并表明，它们的值强烈依赖于系统的大小，在对比其平衡值。我们的工作推广了S. Sankararaman和S. Ramaswamy [Phys. Rev. Lett.，102，118107（2009）]涉及流体膜和有序活性流体层的耦合系统。我们的模型是广泛的启发，并应作为一个有用的出发点，耦合动力学的细胞膜和皮层肌动蛋白层锚定到它的理论描述。
2012-09-21 cond-mat.soft
Nanodroplet Condensation on Solid Surfaces
本文基于涨落流体力学与扩散界面热力学理论建立随机介观模型，直接模拟了疏水与亲水表面上的气液相变过程，揭示了润湿性在膜状和滴状凝结机制中的作用及经典成核理论的局限。
2025-06-27 cond-mat.soft physics.comp-ph
Sounds and hydrodynamics of polar active fluids
自发流动的液体已经成功地从各种生物和合成自推进单元中设计出来。与它们的取向顺序一起，波在这种活跃流体中的传播一直是密集的理论研究的主题。然而，对这种现象的实验观察仍然难以捉摸。在这里，我们建立和利用声波在胶体活性材料与破缺的旋转对称性的传播。我们证明了两个混合模式耦合的密度和速度波动沿所有方向传播的胶体辊流体。然后，我们将展示如何定义这些活性液体的线性流体动力学的六个材料常数可以从它们的自发波动谱测量，而传统的流变学方法无法达到。这种主动声光谱不是特定的合成活性材料，并可以提供一个定量的水动力学描述牛群，羊群和成群的检查，他们的大规模波动
2018-10-01 cond-mat.soft
On the interaction of dilatancy and friction in the behavior of fluid-saturated sheared granular materials: a coupled Computational Fluid Dynamics--Discrete Element Method study
Department of Civil and Environmental Engineering, University of Houston（休斯顿大学土木与环境工程系）
本研究通过耦合CFD-DEM方法，探讨了流体饱和颗粒材料中膨胀与摩擦的相互作用，揭示了破坏模式受孔隙压力控制，并改进了饱和颗粒破坏的机理理解。
2025-12-24 cond-mat.soft physics.geo-ph
Hydrodynamic correlation functions of chiral active fluids
光谱学在平衡流体中的成功，例如热容比，表明了对活性流体的平行方法。在这里，我们开始从旋转成分组成的手性活性流体的流体动力学描述，并推导出其低频，长波长的响应函数，使用Kadanoff-马丁形式主义。我们发现，奇数（相当于霍尔）粘度的存在导致混合密度涡度响应，即使在线性顺序。这种在时间反演不变流体中被禁止的响应是时间反演对称性微观破缺的大尺度表现。我们的工作提出了可能的实验探针，可以测量异常的传输系数在活性流体通过动态光散射。
2020-05-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
