A Simulation Method to Resolve Hydrodynamic Interactions in Colloidal Dispersions
本文提出了一种新的计算方法来求解不可压缩流体中固体颗粒的水动力相互作用。在这种方法中，固体颗粒和宿主流体之间的边界被替换为一个连续的界面，假设一个平滑的轮廓。这使我们能够有效和准确地计算流体动力学相互作用，而不忽略多体相互作用。通过计算在不可压缩牛顿流体中运动的单圆柱杆所受的阻力，验证了该方法的有效性。然后，该方法被应用于模拟胶体分散体的沉降过程。
2004-10-19 cond-mat.soft
Universal hydrodynamic mechanisms for crystallization in active colloidal suspensions
在活性胶体悬浮液中缺乏细致平衡允许耗散以确定静止状态。在这里，我们表明，缓慢的粘性流动产生的极性或非极性的活性胶体附近的平面壁介导有吸引力的水动力，驱动结晶。流体动力学介导的扭矩往往会使晶体不稳定，但稳定性可以通过临界量的底部沉重或手性活性来恢复。数值模拟表明，结晶是不成核的，在平衡，但之前由一个类似的失稳。谐波激发的活性晶体放松扩散，但正常模式是不同的平衡胶体晶体。这里提出的流体力学机制是普遍的，合理化最近的实验活性胶体的结晶。
2016-11-23 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
Simulating (electro)hydrodynamic effects in colloidal dispersions: smoothed profile method
以前，我们已经提出了一个直接模拟方案的胶体分散体在牛顿溶剂[物理评论E 71，036707（2005）]。本文提出了一种称为“平滑剖面（SP）法”的改进公式，其中同时对宿主流体和胶体进行时间推进。SP法是一种直接数值模拟颗粒流动的方法，它通过利用胶体颗粒的光滑剖面，提供了连续流体动力学和刚体动力学之间的耦合方案。此外，改进的配方包括一个扩展，以纳入多组分流体，允许系统，如带电胶体在电解质溶液进行研究。的胶体分散体的动力学解决了相同的计算成本所需的解决非颗粒流。数值结果评估胶体分散体的流体动力学相互作用的验证SP方法。SP方法不限于特定的本构模型的主机流体，因此可以应用于复杂流体中的胶体分散体。
2008-05-09 cond-mat.soft
The rotational Brownian motion of colloidal spheres in dense suspensions reflects local hydrodynamics and friction, both key to non-linear rheological phenomena such as shear-thickening and jamming, and transport in crowded environments, including intracellular migration and blood flow. To fully elucidate the role of rotational dynamics experimentally, it is crucial to measure the translational and rotational motion of all spheres simultaneously. Here, we develop compositionally uniform colloidal spheres with an off-centre, fully embedded core with a different fluorophore to the particle body,…
2020-07-09 cond-mat.soft
Influence of hydrodynamics on many-particle diffusion in 2D colloidal suspensions
我们通过一种新的介观模拟技术研究了具有完全流体动力学相互作用的二维胶体悬浮液中的多颗粒扩散。我们专注于行为的有效缩放示踪剂和集体扩散系数$D_T(ρ) / D_0$和$D_C(ρ) / D_0$，其中$D_0$是单粒子扩散系数，作为胶体$ρ$的密度的函数。在低施密特数$Sc={\cal O}(1)$，我们发现，流体力学基本上没有影响的行为$D_T(ρ)/D_0$。在较大的$Sc$，$D_T(ρ)/D_0$是增强在所有密度，虽然与没有流体动力学的情况下相比的差异很小。另一方面，集体扩散系数与流体力学守恒律的耦合更强，与纯耗散情况明显不同。
2003-02-05 cond-mat.soft
Colloidal Microworms Propelling via a Cooperative Hydrodynamic Conveyor Belt
本文研究了在椭圆极化旋转磁场作用下，在粘性流体中动态组装和驱动的微型胶体转子所产生的推进力。在一个封闭板附近，这种自组装的微观蠕虫的运动是由旋转的颗粒产生的协同流动引起的，这些颗粒充当了流体动力学的“传送带”。“转子链的推进速度比单个转子快，直到在诱导流加性消失的距离处达到饱和速度。通过实验和理论论证相结合，我们阐明了运动的机制，并充分表征的推进速度的字段参数。
2016-01-05 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in a binary-mixture colloidal monolayer
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional（卡洛斯一世理论与计算物理研究所）
研究二元混合物胶体单层中流体动力学相互作用的影响，发现当粒子种类差异极大时，大粒子的浓度动力学遵循傅立叶定律，但集体扩散率由小粒子的扩散率决定。
2026-05-11 cond-mat.soft
Dynamical density functional theory with hydrodynamic interactions and colloids in unstable traps
提出了一种胶体动力学的密度泛函理论，它包括胶体颗粒之间的流体动力学相互作用。该理论被应用到动态的胶体粒子在光阱中的时间周期性地切换从一个稳定的到不稳定的限制电位。在没有流体动力学相互作用的情况下，由此产生的密度呼吸模式，在陷阱中心表现出巨大的振荡，几乎完全由流体动力学相互作用阻尼。预测的动力学密度场与布朗动力学的计算机模拟结果吻合得很好。
2008-03-13 cond-mat.soft
Metastable and Unstable Cellular Solidification of Colloidal Suspensions
胶体粒子通常被视为可以在真实空间中直接观察到的大原子。因此，它们作为模型系统在研究凝聚态物理中感兴趣的过程，如熔化、冻结和玻璃化转变中发挥着越来越重要的作用。胶体悬浮体的固化一直是一个令人困惑的现象，有许多无法解释的特征。在这里，我们证明和合理化的不稳定和亚稳域的存在，在细胞凝固的胶体悬浮液，通过直接原位高分辨率X射线摄影和断层扫描观察。我们解释这样的界面不稳定性的部分布朗扩散的粒子导致宪法过冷的情况。在不稳定的条件下加工导致固/液界面的局部和全局动力学不稳定性，影响晶体形态和颗粒再分布行为。
2018-03-29 cond-mat.soft
Unravelling the role of phoretic and hydrodynamic interactions in active colloidal suspensions
主动流体包括由浸入流体环境中的元件组成的各种系统，其可以将某种形式的能量转换为定向运动;因此，它们在没有任何外部作用力的情况下本质上是不平衡的。活性物质物理学中的一个基本问题是如何理解自主推进和主体-主体相互作用的特征决定了系统的集体动力学。我们研究数值悬浮液的自推进diffusiophoretic胶体，在（准）-2D配置，占两个动态解决溶质介导的泳相互作用和溶剂介导的流体动力学相互作用。我们的研究结果表明，该系统显示不同的方案在改变胶体-溶质的亲和力，它开发了一个集群相的化学吸引力的情况下。我们研究了不同幅度的胶体活性的集群大小和集群形态的统计。最后，我们提供的证据表明，流体力学起着相关的作用，聚集动力学和集群形态，显着阻碍集群的增长。
2019-06-25 cond-mat.soft
Simulating hydrodynamic interactions in colloidal suspensions using multiparticle collision dynamics with rigid-body constraints
Auburn University（奥本大学）；University of Houston（休斯顿大学）
本文提出一种基于多粒子碰撞动力学的模拟方法，通过刚体约束模型高效模拟胶体悬浮液的流体动力学行为，相比谐波键模型具有更小的计算开销和更大的时间步长，提升了模拟效率。
2026-04-15 cond-mat.soft
Shear-thinning in dense colloidal suspensions and its effect on elastic instabilities: from the microscopic equations of motion to an approximation of the macroscopic rheology
在其玻璃化转变附近，致密的胶体悬浮液在实验时间尺度上获得弹性性质。我们调查的粘弹性流动不稳定性在弯曲的几何形状，这种材料的可能性。为此，我们首先提出了一个通用的策略，扩展第一性原理的方法的基础上，预测到慢变量（到目前为止，仅限于严格均匀流），以处理不均匀性。特别是，我们分离的平流的微观结构的流动，在起源的波动平流项，从内在动力学。由于所涉及的方程的复杂性，我们选择了一个急剧简化的理论，以建立其潜在的描述不稳定性。这些非常强的近似导致本构方程的白色Metzner类，其参数与实验测量的玻璃形成的胶体分散体的宏观流变学拟合。该模型适当占剪切稀化性能的分散体，但是，由于近似，描述是不完全定量的。最后，我们进行了线性稳定性分析的实验相关的圆柱形（泰勒-库埃特）的几何形状的流动，并提供证据表明，剪切变稀强烈稳定的流动，这可以解释为什么粘弹性不稳定性没有观察到稠密的胶体悬浮液。
2015-08-19 cond-mat.soft physics.class-ph
Instabilities in Drying Colloidal Films: Role of Surface Charge and Substrate Wettability
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究揭示了粒子表面电荷与基底润湿性对干燥胶体薄膜裂纹和剥离行为的影响，通过实验分析了不同电荷和基底条件下的蒸发动态和裂纹模式。
2026-01-25 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in active colloidal crystal microrheology
在稠密的胶体中，通常认为流体动力学相互作用不起作用。然而，一个发现的理论量化往往是失踪。我们提出了计算机模拟的实验，其中一个大的胶体颗粒被拖动通过胶体晶体的动机。为了量化远程流体动力学的影响，我们模拟设置传统的朗之万动力学模拟和有限的流体动力学相互作用的改进方案。该方案显着改善了我们的结果，并允许表明，流体力学强烈影响缺陷的发展，晶体再生以及干扰行为。
2012-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic interactions are important for diverse fluids especially those with low Reynold's number such as microbial and particle-laden suspensions, and proteins diffusing in membranes. Unfortunately, while far-field (asymptotic) hydrodynamic interactions are fully understood in two- and three-dimensions, near-field interactions are not, and thus our understanding of motions in dense fluid suspensions is still lacking. In this contribution, we experimentally explore the hydrodynamic correlations between particles in quasi-two-dimensional colloidal fluids in the near-field. Surprisingly, the…
2023-02-09 cond-mat.soft
A multiblob approach to colloidal hydrodynamics with inherent lubrication
本文提出了一种基于欧拉-拉格朗日混合公式的胶体颗粒流体力学的中分辨率模型。粒子是由一小部分重叠的佩斯金浸没边界核（blob）构成的，这些核由弹簧连接在一起，形成一个粒子不可穿透的核心。在这里，我们使用了12个斑点放置在一个二十面体的顶点，在其中心有一个额外的斑点。尽管颗粒表面没有明确解析，但我们表明短距离流体动力学响应（流动剖面、平移和旋转迁移率、润滑等）与球形胶体一致，并提供一致的有效半径。本多滴模型的一个显着的属性是，它自然地提出了一个“发散”的润滑力在有限的颗粒间的距离。这允许解决在致密胶体体积分数下的大粘度增加。中分辨率模型能够恢复高度非平凡的（多体）流体动力学使用小粒子的半径是类似的网格大小$h$（在范围$[1.6-3.2]\,h$）。考虑到嵌入流体相的成本与颗粒半径的立方相似，这一结果带来了显着的计算速度。我们的代码Fluam在图形处理器单元（GPU）中工作，并使用快速傅立叶变换进行泊松求解，这进一步提高了其效率。
2014-07-23 cond-mat.soft
The interplay between hydrodynamic and Brownian fluctuations in sedimenting colloidal suspensions
我们应用混合分子动力学和介观模拟技术研究硬球粒子的稳态沉降的Peclet数（Pe）从0.08到12。流体动力回流导致平均沉降速度相对于斯托克斯速度的降低。我们发现这种效应与Pe数无关。速度波动显示了在短的相关时间内热波动的预期效果。在较长的时间，非平衡流体动力学波动是可见的，其特点似乎是独立的热波动。流体动力学的波动占主导地位的扩散行为，即使是温和的Pe数，而相反的短时间的波动占主导地位的热效应的一个令人惊讶的大Pe数。受最近实验的启发，我们还研究了水平平面狭缝中的有限沉降。在我们的模拟中，出现了不同的横向图案，与实验中的观察结果一致。
2007-10-19 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions induce anomalous diffusion under partial confinement
在部分约束下，胶体颗粒的运动被限制在一个平面上，但它们的动力学受到流体动力学相互作用的影响，流体动力学相互作用是由包埋流体的无约束三维流动介导的。我们证明，这种维数失配引起的特征发散的二维集体扩散系数的胶体单层。这一结果，独立于特定的单分子层中的颗粒间的力，是完全由于运动学约束的胶体颗粒，它是不同于已知的发散的纯二维流体中的传输系数。
2013-05-16 cond-mat.soft
Hydrodynamics is Needed to Explain Propulsion in Chemophoretic Colloidal Rafts
本文构建由催化粒子与被动微球壳组成的活性胶体筏，证明仅扩散泳动无法解释推进，而需借助 Lorenz 互易定理纳入基底扩散渗透流的流体动力作用。
2023-09-29 cond-mat.soft
Hydrodynamic Lubrication in Colloidal Gels
本研究通过多种流体动力学模拟发现，润滑相互作用显著影响低体积分数胶体凝胶的结构并加速老化，表明多体远场润滑建模对准确捕捉凝胶演化至关重要。
2023-06-20 cond-mat.soft
Hydrodynamic and entropic effects on colloidal diffusion in corrugated channels
在没有平流的情况下，受限扩散表征了许多天然和人工装置（例如离子通道、沸石和纳米孔）中的传输。虽然关于这个问题的广泛的理论和数值研究已经产生了许多重要的预测，实验验证的预测是罕见的。在这里，我们实验测量胶体扩散时间在微通道周期性变化的宽度和对比结果与预测从菲克-雅各布斯理论和布朗动力学模拟。虽然理论和模拟正确地预测了不同通道宽度的熵效应，但它们未能考虑流体动力学效应，包括通道中扩散率的整体降低和空间变化。忽略这种流体动力学效应，理论和模拟低估了平均值和标准偏差的首次通过时间的40%，在通道的颈部宽度的颗粒直径的两倍。我们进一步表明，Fick-Jakobs理论的有效性，可以通过重新制定它的实验测得的扩散率。因此，我们的工作表明，流体动力学效应发挥了关键作用，通过狭窄的渠道扩散运输，并应包括在理论和数值模型。
2017-08-23 cond-mat.soft
Inertial hydrodynamic ratchet: Rectification of colloidal flow in tubes of variable diameter
我们分析研究了一个微流控装置组成的管与非均匀的，但空间周期性的直径，其中的流体驱动来回泵携带胶体颗粒。虽然流体的净流量为零，但由于惯性流体动力学和布朗运动的同时作用，棘轮机制使颗粒优先沿一个方向运动。我们表明，平均电流是强烈敏感的颗粒大小，从而促进胶体颗粒分选。
2017-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Exploring the role of hydrodynamic interactions in spherically-confined drying colloidal suspensions
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）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
研究干燥球形液滴中胶体粒子分布，采用动态密度泛函理论和粒子模拟，发现流体动力学相互作用显著增强浓度梯度，但界面边界条件对分布影响不大，DDFT在自由排水情况下表现良好，但在高浓度下失效，需改进两体密度相关函数的近似。
2025-01-23 cond-mat.soft
Criterion for fingering instabilities in colloidal gels
我们将胶体凝胶夹在两块平行板之间，通过以恒定速度提升上板来诱导径向流。这种拉伸试验产生两种不同的情况：（$i$）稳定流动，在此期间凝胶经历拉伸变形而不屈服，以及（$ii$）不稳定流动，其特征在于空气指状物径向生长到凝胶中。我们发现，不稳定的政权发生超过临界能量输入，独立的凝胶的宏观屈服应力。这意味着在增长的手指的尖端的凝胶的局部流化，并在最不稳定的波长的图案表现出典型的粘性指进不稳定性的特征缩放的结果。我们的工作提供了一个定量的标准，在胶态凝胶的基础上的局部剪切诱导屈服的指进的发病，在延迟故障框架协议。
2020-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic Pair Attractions Between Driven Colloidal Particles
胶体球通过水沿圆形路径驱动的光环陷阱显示出意想不到的动力学相关性。我们使用斯托克斯动力学模拟和一个简单的分析模型来证明，路径的曲率打破了两体流体动力学相互作用的对称性，导致粒子配对。这种有效的非平衡吸引力的影响减小，无论是温度或径向约束刚度的增加。我们发现一组定义明确的动态配对状态，其稳定性依赖于流体动力学耦合在弯曲的轨迹。
2011-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
We study self-diffusion and sedimentation in colloidal suspensions of nearly-hard spheres using the multiparticle collision dynamics simulation method for the solvent with a discrete mesh model for the colloidal particles (MD+MPCD). We cover colloid volume fractions from 0.01 to 0.40 and compare the MD+MPCD simulations to Brownian dynamics simulations with free-draining hydrodynamics (BD) as well as pairwise far-field hydrodynamics described using the Rotne--Prager--Yamakawa mobility tensor (BD+RPY). The dynamics in MD+MPCD suggest that the colloidal particles are only partially coupled to the…
2021-10-12 cond-mat.soft
Hydrodynamic resistance matrices of colloidal particles with various shapes
流体动力学阻力矩阵是描述胶体颗粒动力学行为的一个重要量。这个矩阵编码的形状和大小依赖的流体动力学特性的颗粒悬浮在一个简单的液体在低雷诺数，并确定颗粒的扩散张量。出于这个原因，当基于朗之万方程、Smoluchowski方程、经典动力学密度泛函理论或其他适当的方法对自由纯布朗、外部驱动或自推进胶体颗粒的运动或这种颗粒的稀悬浮液的行为进行建模时，通常需要流体动力学阻力矩阵。然而，到目前为止，流体动力学阻力矩阵仅适用于少数颗粒形状。因此，在这篇文章中，我们提出了流体动力学阻力矩阵的各种颗粒形状，是相关的当前的研究，包括非极性和极性以及凸和部分凹的形状。的流体动力学阻力矩阵的元素给出的形状参数的函数，如相应的颗粒的纵横比，使结果不仅适用于离散的，而是连续的颗粒形状集。这项工作将促进和支持未来的研究与不等轴形状的胶体颗粒。
2018-11-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
How Confinement-Induced Structures Alter the Contribution of Hydrodynamic and Short-Ranged Repulsion Forces to the Viscosity of Colloidal Suspensions
了解胶体悬浮液中结构和流变学之间的相关性非常重要，因为这些悬浮液在工业应用中至关重要。此外，胶体在限制下表现出广泛的结构，这可能会大大改变粘度。在这里，我们使用的实验和模拟相结合，以阐明如何限制诱导结构改变流体动力学和排斥力的相对贡献，产生高达十倍的粘度变化。我们使用定制的共聚焦流变仪来成像胶体悬浮液的颗粒配置，同时测量粘度。我们发现一个非单调的趋势下的粘度约束，是强烈相关的微观结构。当间隙减小到低于15个颗粒直径时，粘度首先从其体积值减小，显示出随间隙的波动，然后对于低于3个颗粒直径的间隙急剧增加。此外，我们比较我们的实验结果，两个模拟技术，使我们能够确定流体动力学和短程排斥应力的相对贡献。第一种方法使用润滑近似来找到流体动力学应力，并且包括颗粒之间的短程排斥力，第二种方法是计算悬浮液中的全部流体动力学应力的斯托克斯动力学模拟。我们发现，在适度的约束粘度的降低有显着的贡献，从流体动力学和排斥力，而在小于三个颗粒直径的间隙的粘度增加主要来自短程排斥力。这些结果为受限悬浮液的独特流变行为提供了新的见解，并进一步使我们能够通过改变间隙，多分散性和体积分数等特性来调节粘度。
2017-10-23 cond-mat.soft
Here, we report experimental results on the rupture of flat colloidal films over a large range of volume fractions, 0.00 $\le ϕ\le$ 0.47. The films are formed using a constant fluid volume, ruptured with a needle, and recorded using a high-speed camera. We show that colloidal films rupture in a manner quantitatively similar to Newtonian fluids, even well into the shear thinning regime. These results are consistent with the well-known mechanism of the rupture of Newtonian films, where the rupture rim rolls outward collecting more fluid and thus film rupture is a shear-free process. However, in …
2022-09-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Model-free hydrodynamic theory of the colloidal glass transition
提出无模型流体动力学理论，描述胶体玻璃转变中宿主流体的动态长度尺度变化，揭示液态与固态侧不同的响应特征，并讨论实验意义。
2024-11-09 cond-mat.soft
Stroboscopic detection of multi-colloidal hydrodynamics using time-multiplexed optical tweezers
时分复用技术为在短时间尺度下研究光阱中的多胶体相互作用提供了一个有吸引力的机会。在本文中，我们展示了一个频闪系统，能够任意控制多个被困胶体在kHz的速率感测，并验证它使用几个简单的多胶体实验。我们希望这种方法将有利于组胶体流体动力学和系统的活性胶体的研究，特别是在时间的灵敏度超过基于相机的位置传感是必需的。此外，我们的多路复用技术还可以实现对环境异常、胶体形状变形和其他粒子散射干扰的鲁棒校准。
2020-05-24 cond-mat.soft physics.ins-det physics.optics
Colloidal hydrodynamic interactions in viscoelastic fluids
本文通过光镊捕获胶体并诱导平移-旋转耦合，以蠕虫状胶束溶液为案例，揭示了粘弹性流体中胶体流体动力学相互作用的时间依赖性和结构记忆效应，发现非线性应变恢复可产生流动反转与流体动力学吸引，并指出标准连续介质模型在胶体尺寸与聚合物特征长度相当时失效。
2025-08-19 cond-mat.soft
Anisotropic Characteristic Lengths of Colloidal Monolayers Near a Water-Air Interface
近界面胶体单分子膜常被用作生物物理和微流体系统中流体力学研究的模型体系。利用光学显微镜和多粒子跟踪技术，实验测量了水-气界面附近的胶体单分子层中粒子的相关扩散。发现这种胶体单分子层的特征长度X1和X2在这两个垂直方向上是各向异性的。前者（X1）等于单层的Saffman长度，反映了系统在纵向上的连续性。后者（X2）是Saffman长度和胶体半径两者的函数，并且反映了系统在横向方向上的离散性质。这一发现表明，在这两个方向上，该系统的流体力学本质上遵循不同的规则。
2018-08-31 cond-mat.soft
Probing colloidal gels at multiple lengthscales: the role of hydrodynamics
胶体凝胶是由胶体颗粒的稀薄网络组成的非平衡结构。将实验与数值模拟进行比较，关闭流体动力学相互作用，我们证明了溶剂对凝胶化的关键作用。流体动力学相互作用抑制了封闭几何形状的较大局部平衡结构的形成，并且相反导致形成高度各向异性的线，这促进了开放的凝胶网络。我们证实了这些结果与模拟，其中包括流体力学。基于三点相关性，我们提出了一个尺度分辨的定量测量的凝胶结构的各向异性。我们发现一个强烈的差异颗粒间距离的两倍以下的颗粒直径的系统与流体力学，从结构的角度来看，量化流体力学的作用。
2015-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Hydrodynamic-colloidal interactions of an oil droplet and a membrane surface
了解液滴和膜之间的流体动力学应力和胶体相互作用的影响将为更好地设计膜表面和工艺条件提供信息。使用长波流体动力学描述，结合润湿性和静电排斥，我们数值研究液滴形状和膜特性对膜表面的整体排斥吸引力的影响。一个稳定的相图分类稳定-不稳定的液滴形状和调查是否有可逆的沉积液滴到膜上。
2020-03-23 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic Mechanism of Colloidal Propulsion through Momentum Exchange
本文通过求解非定常Stokes方程，揭示表面反应产生的动量传递驱动胶体推进的机制，预测速度衰减规律及稳态速度，并证明无需流体可压缩性。
2025-10-07 cond-mat.soft
Drying paint: from micro-scale dynamics to mechanical instabilities
带电胶体分散体构成了从油漆到涂料和化妆品添加剂等各种工业和商业产品的基础。在干燥过程中，这种颗粒的初始液体分散体缓慢浓缩成固体，显示出响应于高度可变的内部压力的一系列机械不稳定性。在这里，我们总结了目前的赞赏这个过程中配对的对流扩散模型的粒子运动与泊松-玻尔兹曼细胞模型的粒子间的相互作用，预测周围的浓度梯度干燥胶体膜。然后，我们测试这些预测与胶体二氧化硅的渗透压实验，和小角X-射线散射实验二氧化硅分散体在Hele-Shaw细胞干燥。最后，我们使用在这些分散体中发挥作用的微观物理的细节来探索如何控制两种宏观力学不稳定性-剪切带和断裂。
2016-10-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hydrodynamic and contact contributions to shear thickening in colloidal suspensions
剪切增稠是悬浮液流动中的一种普遍现象，尽管持续的研究，仍然是许多争论的主题。长期以来的观点，剪切增稠是由于流体动力学集群已受到挑战，最近的理论和模拟表明，接触力占主导地位，不仅在不连续的，而且在连续剪切增稠。在这里，我们解决这一争议，使用剪切反转实验微米级的二氧化硅和乳胶胶体颗粒直接测量的流体动力学和接触力的贡献剪切增稠。我们发现，接触力占主导地位，甚至连续剪切增厚。计算机模拟表明，这些力很可能来自摩擦相互作用。
2015-09-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamics strongly affect the dynamics of colloidal gelation but not gel structure
具有强烈短程吸引力的胶体颗粒可以形成凝胶。我们模拟这个过程中没有和流体动力学相互作用（HI），使用格子玻尔兹曼方法来解释存在的热化溶剂。我们表明，HI加速和减慢凝胶化在低和高体积分数，分别。这两个制度之间的过渡是与存在的一个淬火后不久，系统的集群。然而，当我们比较凝胶在匹配的“结构年龄”，我们发现几乎没有区别的结构与HI。我们的结果解释了文献中长期存在的未解决的冲突。
2018-11-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip length dependent propulsion speed of catalytic colloidal swimmers near walls
由于自生流体流动而推进的催化胶体游泳者表现出对表面的强烈亲和力。我们在这里报告的实验测量显着不同的速度，这样的microswimmer在附近的基板由不同的材料。我们发现，速度与基板上的溶液接触角$θ$，这反过来又涉及到相关的流体动力学基板滑移长度，作为$V\propto(\cosθ+1)^{-3/2}$的规模。我们发现，这种依赖性可以归因于游泳者和基板之间的渗透耦合。我们的工作指出，在墙上的流体动力学滑动，虽然往往不考虑，可以显着影响催化游泳者的自推进。
2019-09-09 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions of colloidal spheres under shear flow
浸没在流体中的颗粒通过流体交换动量，因此它们的布朗运动是相关的。利用多粒子碰撞动力学模拟方法研究了剪切流体悬浮液中两个胶体颗粒之间的相互作用。最近，该主题已经在微流体装置中通过光镊捕获的胶体颗粒的实验中[PRL，103，230602（2009）]以及理论上通过朗之万模型[Eur. J E，33，313（2010）]。尽管我们忽略了胶体的旋转自由度，并在胶体和流场之间采用了非常简单的耦合，但我们可以重现实验数据，并部分解释为什么它与理论不同。
2012-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamically-driven colloidal assembly in the thin-film entrainment regime
我们数值研究了从悬浮液浸涂的流体动力学，并报告了胶体组装和斑图形成的光滑和均匀的基板上的机制。在基材的临界撤回速度以下，使弯月面变形所需的毛细管力防止胶体颗粒进入涂膜。只有在最小数量的颗粒在弯月面内组织成紧密堆积的结构之后，毛细力才被流体动力学阻力克服。一旦在膜内，所形成的组件以接近抽出速度移动并迅速与下一组件分离。因此，流体动力和毛细力之间的相互作用可以在弯曲的弯月面内产生周期性和规则的结构，该弯月面在撤回的膜下方延伸。这里记录的流体动力驱动组件与在所谓的薄膜夹带制度中实验观察到的条纹斑图形成是一致的。
2012-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
The free surface of a colloidal chiral fluid: waves and instabilities from odd stress and Hall viscosity
在简单的流体中，如水，宇称和时间反演对称下的不变性迫使组成“原子”的旋转由流动决定，粘性应力阻尼运动。通过旋转其原子构建块来激活流体的旋转自由度打破了这些约束，因此一直是经典和量子流体的基本理论兴趣的主题。然而，创建一个模型液体，隔离手性流体动力学现象仍然是实验难以捉摸。在这里，我们报告创建一个有凝聚力的二维手性液体组成的数以百万计的旋转胶体磁铁，并研究其流动。我们发现，耗散粘性边缘泵是一个关键和一般的机制，手征流体动力学，驱动单向表面波和不稳定性，在传统的流体中没有对应的。手性表面动力学的光谱测量揭示了霍尔粘度的存在，实验长期寻求的手性流体的属性。精确的测量和与理论的比较表明，与最小但完整的手征流体动力学模型非常吻合，为手征流体动力学的实验探索铺平了道路。
2018-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Long time simulations of granular hydrodynamics : instabilities and attractors
利用颗粒流的流体动力学模型，我们提出了很长时间的模拟颗粒流体在二维无重力和周期性边界条件下在一个正方形域。根据粘度、热导率和耗散的值，我们发现中间时间为亚稳态聚集状态。对于较长的时间，系统被吸引到剪切带或涡旋状态。我们的结果与分子动力学模拟基本一致。
2004-06-23 cond-mat.soft
Short-time dynamics of monomers and dimers in quasi-two-dimensional colloidal mixtures
我们报告的胶体混合物的单体和二聚体高度限制在两个玻璃板之间的短时动力学。在低浓度下，胶体运动的实验测量值与低雷诺数下的纳维-斯托克斯方程的解吻合得很好，该方程考虑了由于壁颗粒流体动力学力而导致的每个颗粒上的拖曳力的增加。我们发现，短时间内的扩散系数的单体和二聚体的质心的比率保持独立的总包装分数和二聚体的摩尔分数浓度附近的结晶转变。对于二聚体的短时扩散系数的平行分量和垂直分量之间的比率，观察到相同的物理情形。这种动力学行为通过分子动力学计算机模拟得到证实，该计算机模拟明确包括由溶剂诱导的颗粒-颗粒流体动力学力。因此，我们的研究结果指出，粒子-粒子的流体动力学相互作用对扩散系数的影响是相同的，因此，在两个物种的因子。
2015-12-22 cond-mat.soft
Competing chemical and hydrodynamic interactions in autophoretic colloidal suspensions
在自泳胶体的表面，滑移速度产生于局部化学梯度，这是粒子构型和活性的多体函数。对于快速的化学扩散，加上滑移诱导的流体动力学相互作用，我们推导出胶体之间的化学流体动力学力和扭矩。在无滑动壁附近，力可以表示为非平衡势的梯度，通过调节活动的类型，可以从排斥力变为吸引力。当这个潜在的障碍，我们发现逮捕相分离的平均集群大小设置由竞争的化学和流体动力。这些反过来控制的单极和偶极贡献的活性化学表面通量。
2019-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics in bridging and aggregation of two colloidal particles in a near-critical binary mixture
我们调查桥接和聚集的两个胶体颗粒在近临界二元混合物中的流体远离颗粒的共存（CX）曲线之外，是丰富的组分不利于胶体表面时。在这种情况下，吸附诱导的相互作用增强，导致颗粒的桥接和聚集。我们首先通过改变温度并保持一定的粒子间距来实现桥接，其次通过让两个粒子聚集来实现桥接。粒子间的吸引力在桥接时显著增加。动力学由胶体表面周围的流体动力学流动控制。聚集时，吸附层随颗粒运动，在窄间距处发生挤压。我们使用最近的局部泛函理论[J. Chem. Phys. 136，114704（2012）]考虑了由于临界涨落引起的重正化效应。
2015-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Continuum-statistical dynamics of colloidal suspensions under kinematic reversibility
International School Michel Lucius（米歇尔·卢修斯国际学校）
提出线性响应理论，通过洛伦兹互易定理在运动可逆性下的应用，建立胶体运动中昂萨格互易性的连续统力学起源，并推导出胶体扩散的所有非平衡贡献。
2026-05-31 cond-mat.soft
Simulating Colloid Hydrodynamics with Lattice Boltzmann
我们提出了一个进展报告，我们的工作格子玻尔兹曼方法的胶体悬浮液。我们专注于在二元溶剂中的胶体颗粒的治疗和列入热噪声。对于一个基准问题的胶体沉积，并成为被困在两种流体之间的水平界面的毛细管力，我们讨论了参数选择的标准，并解决计算资源和模拟精度之间的不可避免的妥协。
2004-04-27 cond-mat.soft
Morphology and mobility of synthetic colloidal aggregates
在连续质量和动量传递体系中，研究了分形聚集体的几何和动力学性质之间的关系。通过簇-簇聚集算法生成合成聚集体。对它们形态特征的分析表明，分形维数是对团簇大尺度结构的描述，而分形前因子是团簇局部结构的指示。对于一个常数的分形维数，前因子也成为一个集群的形状各向异性的指标。通过解拉普拉斯方程确定的分子-聚集体碰撞率计算定向平均聚集体的流体动力学半径。提出了一个集料流体动力学半径与其回转半径和初级颗粒数之间的经验关系式。建议的表达式只依赖于几何量，独立的统计（整体平均）属性，如分形维数和前因子。各种分形聚集体的流体动力学半径的预测是在非常好的协议与其他方法和文献值的预测。还计算了聚集体动态形状因子和DLCA单体流体动力学屏蔽因子。
2013-11-12 cond-mat.soft
Hydrodynamic synchronization and collective dynamics of colloidal particles driven along a circular path
从理论上研究了粒子在光涡旋驱动下沿圆形路径运动的集体动力学，导出了N个粒子的相位方程，同时考虑了粒子之间的流体动力学和排斥相互作用。对于N = 2，粒子相互吸引并同步，形成比单线态移动更快的双线态。对于N = 3和5，我们发现周期性重排的双峰和单。当N = 4和6时，系统呈现周期振荡态或稳定同步态，这取决于初始条件.这些结果再现了以前的实验结果的主要特征。我们定量地讨论了非平凡集体动力学的机制。
2019-09-27 cond-mat.soft nlin.AO
Anisotropic memory effects in confined colloidal diffusion
在流体动力学记忆是显着的时候，一个光学捕获的球附近的壁的运动进行了研究。首先，我们量化，在散装，所产生的限制对球体的速度自相关函数$C(t)$的捕获潜力的影响。接下来，我们研究了当球体朝向表面时，$C(t)$分裂成$C_\parallel(t)$和$C_\perp(t)$。因此，我们监测的交叉，从一个缓慢的$t^{-3/2}$长时间的尾巴，远离墙壁，一个更快的$t^{-5/2}$衰减，由于流体动力学回流和壁效应之间的微妙的相互作用。最后，我们讨论了由此产生的非对称的时间依赖的扩散系数。
2008-05-21 cond-mat.soft
