Hydrodynamic correlations of viscoelastic fluids by multiparticle collision dynamics simulations
采用多粒子碰撞动力学（MPC）方法研究了粘弹性流体的涌现波动动力学。流体是由灵活的，高斯幻影聚合物，相互作用的本地动量守恒随机MPC碰撞。为了比较，线性化的纳维-斯托克斯方程的解析解进行计算，其中考虑粘弹性的时间依赖性的剪切松弛模量。流体的性质是由傅立叶空间和实空间中的横向速度自相关函数来表征的。各种聚合物长度被认为是-从哑铃（近）连续聚合物。粘弹性影响流体性质，并导致强相关性，其在傅立叶空间中总体呈指数衰减。在实空间中，单个聚合物的质心速度自相关函数表现出与聚合物长度无关的长时间尾部，其在渐近极限$t \to \infty$中衰减为$t^{-3/2}$，类似于牛顿流体。此外，对于长的聚合物的一个额外的幂律衰减出现在时间尺度短于最长的聚合物弛豫时间与相同的时间依赖性，但负相关，和聚合物长度依赖性$L^{-1/2}$。分析结果与仿真结果吻合较好。
2020-01-27 cond-mat.soft
Surface Fluctuating Hydrodynamics Methods for the Drift-Diffusion Dynamics of Particles and Microstructures within Curved Fluid Interfaces
本文提出表面涨落流体力学方法，结合IBM和SELM研究弯曲流体界面内粒子与微结构的漂移-扩散动力学，发现其速度自相关函数呈现与体流体不同的幂律标度，并揭示了流体力学耦合与热涨落的作用。
2023-10-21 cond-mat.soft cs.CE cs.NA
Unified description of long-time tails and long-range correlation functions for sheared granular liquids
基于广义脉动水动力学理论，对速度自相关函数的长时尾和等时空间关联函数的长程相关性进行了统一描述。预测了$t^{-3/2}$到$t^{-5/2}$的长时尾的交叉与密度无关，当$r$极限较大时，等时空间密度关联函数和等时空间速度关联函数分别满足$r^{-11/3}$和$r^{-5/3}$.
2010-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Singular Scaling Functions in Clustering Phenomena
我们研究了在一个随机质点系中沿一个起伏表面滑动的粒子在一维和二维中的聚集。在稳态下，密度-密度关联函数是分离度和系统大小的标度函数，这个标度函数在小参数时是奇异的，对于互斥粒子表现出尖点奇异性，对于无相互作用粒子表现出发散性。稳定状态的特征是在热力学极限下不衰减的巨大波动。自相关函数是时间和系统大小的奇异标度函数。令人惊讶的是，这些结垢特性与在表面冻结时产生的淬火无序环境中移动的颗粒的结垢特性相似。
2007-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the "generalized Generalized Langevin Equation"
在分子动力学模拟和单分子实验中，观测量通常沿着动态轨迹测量，然后在轨迹的系综（“束”）上平均。在平稳条件下，这种平均值的时间演化由广义朗之万方程描述。相反，如果动力学不是静止的，则对于平均的可观测量而言，形成运动的运动方程的先验不清楚。我们采用的形式主义的时间依赖投影算子技术，推导出的运动方程的非平衡的磁阻平均观测以及其非平稳的自关联函数。该方程在结构上类似于广义朗之万方程，但表现出一个依赖于时间的记忆内核以及波动力，隐含地依赖于该过程的初始条件。我们还推导出这个记忆内核和自相关函数的波动力，具有类似的波动耗散关系的结构之间的关系。此外，我们展示了如何选择的投影算子允许相关的内存内核的泰勒展开的数据，可在MD模拟和实验，从而允许构建的运动方程。作为一个数值例子，该程序适用于布朗运动初始化在非平衡条件下，并显示出与直接测量模拟是一致的。
2017-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic approach to understand Brownian dynamics in viscoelastic fluid
我们提出了一个完全微观制定的粘弹性的流体从微观斯托克斯-Oldroyd B模型假设瞬时流体动力学摩擦，并表明线性化导致的形式的频率依赖性粘度，可以直接应用到朗之万方程。有趣的是，计算的粘度表达式可以直接映射到Jeffreys模型，该模型本质上是宏观的，流体的体积粘弹性由复弹性模量G（ω）表征。此外，我们证明了有关的格林函数是相同的，在不可压缩的，低牛顿数牛顿流体的粘度项的频率依赖性的简单合并。我们继续评估的轨迹的自由布朗粒子在粘弹性环境中使用我们的形式主义和计算参数，如功率谱密度，自相关函数和均方位移，然后我们扩展到粒子限制在流体中的谐波势。
2018-03-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the correlation properties of thermal noise in fluids
利用布朗运动的流体动力学理论，研究了不可压缩流体中微米颗粒的热力驱动特性。它表明，假设用于流体动力学朗之万方程在其通常的形式，根据该假设的随机力在时间t和粒子的速度在初始时间等于零是不相关的，导致超扩散的粒子。为了在长时间内获得正确的爱因斯坦扩散，必须放弃上述假设，但这并不违背因果关系。相应的相关性明确评估。我们也认为“颜色”的热噪声，最近测量实验（Th。Franosch等人，Nature 478，85（2011）），并校正这些实验的解释。利用Langevin方程的精确解，并根据线性响应理论中粒子的迁移率与其速度自相关函数相联系的定理，得到了热随机力的时间关联函数。
2012-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
High-resolution detection of Brownian motion for quantitative Optical Tweezers experiments
我们开发了一种新的原位方法来校准光镊实验，同时测量被捕获颗粒的大小或周围流体的粘度。被捕获粒子的位置波动记录与高带宽的光电探测器。接下来，我们计算的均方位移，以及速度的自相关函数的球，并比较它的布朗运动，包括流体动力学记忆效应的理论。仔细测量和分析表征粘性介质中谐波约束球波动动力学的时间尺度，然后直接产生所有相关参数。最后，我们测试了不同的光阱强度的方法，不同的珠大小和不同的流体中，我们发现与制造商提供的值非常一致。所提出的方法克服了最常见的精度限制时，分析功率谱的位置波动的区域周围的拐角频率。这些低频通常由于漂移、检测和陷波线性的限制以及短采集时间而容易出现误差，从而导致统计数据不佳。此外，只要理论充分，该策略还可以推广到更复杂环境下的布朗运动.
2012-08-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
A hybrid particle-continuum method for hydrodynamics of complex fluids
一个先前发展的混合粒子-连续介质方法[J. B.贝尔，A.加西亚和S. A. Williams，SIAM Multiscale Modeling and Simulation，6：1256-1280，2008]被推广到稠密流体以及二维和三维流动。该格式将显式脉动可压缩Navier-Stokes解与各向同性直接模拟蒙特卡罗（DSMC）粒子方法耦合在一起[A。Donev和A. L. Garcia和B. J. Alder，ArXiv预印本0908.0510]。为了实现粒子（微观尺度）和连续体（宏观尺度）区域之间的双向动态耦合，连续体求解器为粒子子域提供基于状态的边界条件，而粒子求解器为连续体子域提供基于通量的边界条件。平衡扩散（布朗）运动的一个大的球形珠悬浮在颗粒流体中检查，表明混合方法正确地再现珠的速度自相关函数，但只有当热波动包括在连续求解器。最后，混合被施加到著名的绝热活塞问题，它被发现，混合正确地再现缓慢的非平衡松弛的活塞向热力学平衡，但再次，只有连续求解器包括随机（白噪声）通量项。这些例子清楚地表明，需要包括在混合多尺度方法中采用的连续求解器的波动。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
The dynamics of thin vibrated granular layers
我们描述了一系列的实验和计算机模拟振动颗粒介质的几何形状选择，以消除重力引起的沉降。该系统由一组相同的球形颗粒组成，这些颗粒位于一个垂直振动的水平板上，有或没有限制盖。以前报道的结果进行了审查，包括观察均匀，无序的液体状的状态，不稳定的一个完美的六边形晶格上的静止的球体的“崩溃”，和波动，六角形有序的状态。在封闭盖的存在下，我们看到各种固相在高密度和相对较高的振动振幅，其中几个是首次在这篇文章中报道。该系统的相行为是密切相关的，在封闭的硬球胶体悬浮液中观察到的平衡，但由于强迫和耗散的影响修改。我们还审查测量的速度分布，其范围从麦克斯韦到强烈的非麦克斯韦取决于实验参数值。我们描述了空间速度相关性的测量，显示出明显的依赖于能量注入的机制。我们还报告了新的测量的速度自相关函数在颗粒层，并表明，增加非弹性导致增强粒子自扩散。
2004-12-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bridging the gap between molecular dynamics and hydrodynamics in nanoscale Brownian motions
通过分子动力学模拟，我们研究了富勒烯颗粒基于分子间相互作用的布朗运动的流体力学行为。溶剂化自由能和速度自相关函数（VACF）的计算通过使用Lennard-Jones（LJ）和Weeks-Chandler-Andersen（WCA）势的溶质-溶剂和溶剂-溶剂的相互作用，并通过改变富勒烯颗粒的尺寸。我们还测量了富勒烯颗粒的扩散常数和宿主流体的剪切粘度，然后从Stokes-Einstein关系量化的流体动力学半径$a_\mathrm{HD}$。当使用LJ电势时溶剂化自由能表现出很大的负值时，$a_\mathrm{HD}$值超过富勒烯的回转半径。相比之下，当使用WCA势时溶剂化自由能为正时，$a_\mathrm{HD}$变得与裸富勒烯的尺寸相当。此外，富勒烯颗粒的VACF与利用不可压缩和可压缩形式的纳维-斯托克斯方程的解析表达式直接可比。流体动力学的长时间尾巴$t^{-3/2}$的时间尺度比运动学时间的粒子的大小扩散证明。然而，VACF在较短的时间尺度偏离流体动力学描述，特别是对于较小的富勒烯颗粒和LJ电位。即使在表征VACF在颗粒尺寸上的声音传播时间尺度周围的衰减时考虑了可压缩效应，也会发生这种情况。这些结果表明，纳米级的布朗运动的溶质粒子周围的溶剂化结构的分子相互作用的影响。
2019-04-23 cond-mat.soft
Energy fluctuations of a Brownian particle freely moving in a liquid
本研究基于包含粒子与被排开流体惯性的欠阻尼广义朗之万方程，推导了自由运动布朗粒子动能变化的概率密度函数及矩的解析表达式，通过数值模拟验证，并揭示粘弹性流体中能量交换的三种机制。
2024-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Acoustic dip in the effective temperature of hot Brownian motion
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究所莫哈利分校）
本研究通过求解可压缩涨落流体动力学问题，发现热布朗粒子有效温度在声波波长与粒子半径相当时出现声学凹陷，其位置由$a\omega/c$决定，深度由粘性-声学衰减长度控制，表明可压缩性可降低动力学噪声温度。
2026-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Combining Molecular Dynamics with Lattice-Boltzmann: A Hybrid Method for the Simulation of (Charged) Colloidal Systems
本文提出了一种混合方法来模拟胶体体系，该方法将分子动力学（MD）和格子-玻尔兹曼（LB）方法相结合。LB方法被用作溶剂的模型，以考虑通过溶剂的流体动力学质量和动量传输。胶体颗粒通过MD传播，并且它们通过粘性力耦合到LB流体。对于LB流体，胶体由球体上均匀分布的点表示。每个这样的点（在任何非晶格位置r处具有速度V（r））通过摩擦力F= V_0（V（r）-u（r））与相邻的八个LB节点相互作用，其中V_0是摩擦力，u（r）是位置r处的流体速度。在波动流体力学的框架内引入了热波动。最近Ahlrichs和D“unweg [J. Chem. Phys. 111，8225（1999）]提出了用于聚合物体系的这种偶联方案。我们研究了LB流体中单个胶体粒子的几个性质，即有效的斯托克斯摩擦和长时间的自相关函数的平移和旋转速度的尾巴。此外，一个带电的胶体系统被认为是由一个大离子，抗衡离子和coions耦合到LB流体。我们研究了离子在恒定电场中的行为。特别地，从在电场的方向上与大离子一起移动的抗衡离子的数量产生大离子的有效电荷的估计。
2005-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
