Short-time motion of Brownian particles in a shear flow
通过对颗粒流的直接数值模拟，研究了剪切作用下不可压缩牛顿流体中布朗颗粒的短时运动，其中流体惯性变得很重要。进行了三维模拟，其中引入外力以在整个系统中近似形成具有周期性边界条件的库埃特流。为了检验该方法的有效性，计算了单个球形颗粒在简单剪切流中的均方位移，并将这些结果与包括流体惯性影响的流体动力学解析解进行了比较。最后，由排斥性球形颗粒组成的单分散分散体的动力学行为进行了研究，在短时间尺度上，剪切诱导的扩散系数进行了测量，为几个体积分数高达0.50。
2009-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian dynamics of a self-propelled particle in shear flow
通过求解朗之万方程和数值模拟，研究了线性剪切流中自推进颗粒的布朗动力学。颗粒沿着波动的取向具有恒定的传播速度，并且另外受到恒定的扭矩。在两个空间维度中，平均轨迹和均方位移（MSD）被解析地计算为时间t的函数。一般来说，平均轨迹是由有限温度效应修改的摆线。关于MSD，确定了不同的机制，其中MSD与t^a成比例，其中a = 0，1，2，3，4。特别地，如果颗粒沿着剪切流的梯度方向自推进，则出现加速（a = 4）运动。
2011-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deterministic and stochastic behaviour of non-Brownian spheres in sheared suspensions
本文用斯托克斯动力学方法，在雷诺数为零的情况下，研究了宏观均匀剪切的中性浮力非布朗球悬浮液的动力学。我们表明，剪切悬浮液的复杂动力学可以表征为相空间中的混沌运动，并确定体积分数$ϕ$的最大李雅普诺夫指数的依赖性。在微观水平的单个粒子的记忆的损失也示出在两个横向速度分量的自相关函数。此外，在横向粒子速度的负相关性被认为是存在于较低的浓度，我们解释的基础上进行简单剪切的两个孤立的球体的动力学的效果。此外，我们计算的概率分布函数的速度波动和观察，随着增加$ϕ$，从指数到高斯分布的过渡。模拟包括非流体动力学排斥相互作用的球体之间的定性模型的表面粗糙度和其他不可逆的影响，如残留的布朗位移，这变得特别重要，每当对球体几乎接触的影响。我们调查这样一个非流体动力学粒子间力的影响，非常稀的悬浮液的颗粒示踪剂扩散系数$D$的缩放，并表明，当这种力是非常短的范围内，$D$成为成比例的$ϕ^2$为$ϕ\to 0$。相反，当非流体动力学相互作用的范围增加时，我们观察到$D$对$ϕ$的依赖性的交叉，从$ϕ^2$到$ϕ$为$ϕ\to 0$。
2001-05-21 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Tunable shear thickening in active frictional non-Brownian suspensions
School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；Department of Physics, Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校物理系）
研究通过活性颗粒自推进调控悬浮液剪切增稠行为，揭示了活性对流变学的增强作用及无量纲应力参数的调节作用。
2026-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non--Newtonian viscosity of interacting Brownian particles: comparison of theory and data
最近的第一性原理的方法来致密的胶体悬浮液的非线性流变学的评估和剪切系统接近其玻璃化转变的模拟结果进行比较。预测的情况下，一个普遍的过渡之间的玻璃和非牛顿（剪切变稀）流体流动的屈服的结构动力学似乎很好地遵守，和简化模型内的计算合理化的数据在剪切速率和粘度的变化高达30年。
2002-10-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian motion of finite-inertia particles in a simple shear flow
通过拉格朗日描述和欧拉描述研究了层流库埃特流中布朗粒子的扩散和惯性运动，以确定粒子惯性对扩散输运的长期影响。经典的波动耗散定理被用来计算随机力相关的振幅，从而忽略了修正的顺序的分子弛豫时间的逆剪切速率。分析，非微扰，颗粒相的总压力，这是计算为二阶的斯托克斯数（颗粒惯性的无量纲措施）的评价，表明颗粒相的行为作为一个非牛顿流体。广义Smoluchowski对流扩散方程包含一个剪切相关的交叉导数项和一个附加项沿流向，二次粒子斯托克斯数。与颗粒通量相对于载体流的长时间扩散系数被发现依赖于颗粒的惯性，使得流向扩散系数随着Stokes数的增加而变负，而其中一个交叉系数总是负的。测量颗粒均方位移变化率的总扩散系数总是正的，正如一般稳定性参数所预期的那样。
2005-01-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory for the rheology of dense non-Brownian suspensions: divergence of viscosities and $μ$-$J$ rheology
本文发展了一个以体积分数$φ$为特征的稠密非布朗悬浮液流变学的系统微观理论。对于压力$P$和剪切应力$σ_{xy}$，即$P \sim σ_{xy} \sim \dotγη_0 δφ^{-2}$，该理论成功地导出了堵塞点附近的临界行为（体积分数$φ_{J}$），其中$\dotγ$是剪切速率，$η_0$是溶剂的剪切粘度，并且$δφ= φ_J - φ> 0$是距堵塞点的距离。它还成功地描述了应力比$μ= σ_{xy}/P$相对于粘性数$J=\dotγη_{0}/P$的行为。
2019-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear flow of non-Brownian suspensions close to jamming
采用相关耗散力的简化模型，数值研究了堵塞附近稠密悬浮液流变学的动力学机制。我们表明，速度波动控制的耗散率，因此悬浮液的有效粘度。这些波动是类似的准静态模拟和有限应变率计算与各种阻尼方案。我们的结论是，颗粒轨迹的统计特性-特别是速度波动的临界指数相对于体积分数ε-仅弱依赖于耗散机制。相反，它们是由位阻效应决定的，这是准静态模拟中的主要驱动力。由此可以推导出悬浮液粘度随粘度变化的临界指数，并与实验数据相吻合。
2012-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluid-Glass-Jamming Rheology of Soft Active Brownian Particles
本研究数值模拟软活性布朗粒子二元混合物的剪切流变，发现低剪切速率下牛顿区、高剪切速率下剪切变稀及高密度下屈服应力，构建活性替代温度的流体-玻璃-堵塞相图，表明致密无序活性固体主要由无热堵塞主导。
2023-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Universality Class of the Reversible-Irreversible Transition in Sheared Suspensions
悬浮在粘性流体中的非布朗粒子在很低的雷诺数下受到振荡剪切时，随着应变幅值或体积分数的增加，它们表现出显著的动态相变，将可逆行为与不可逆行为分离开来。我们提出了一个简单的模型，这种现象的基础上，我们认为，这种转变在于保守的DP模型的普遍性类，或等价地，甘露模型。这导致大量的实验观测的标度行为的预测。因此，振荡剪切下的非布朗悬浮液可能构成第一个实验实现的非活性相变，这是不是在常规的定向渗流的普适类。
2009-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow-induced currents in nanotubes: a Brownian dynamics approach
最近的实验[Science { \bf 299}，1042（2003）]报道了浸没在流动流体中的碳纳米管显示出电流和电压，受此启发，我们在与通道接触的宽腔室中施加在类似但较慢的颗粒上的流场的存在下，数值研究了通道中布朗颗粒集合的行为。对于一个合适的范围内的剪切速率，我们发现，流场诱导的单向漂移的受限颗粒，并为较窄的通道更强。平均漂移速度最初随着剪切速率的增加而上升，然后显示出一段时间的饱和，此后开始下降，与最近基于布朗阻力和“抓地力损失”的理论研究[Phys. Rev. B { \bf 70}，205423（2004）]定性一致。有趣的是，如果物种间相互作用的符号是反向的，诱导漂移的方向保持不变，但发生抓地力损失的流速较低，波动水平较高。
2005-05-01 cond-mat.stat-mech
Shear jamming and fragility in dense suspensions
剪切引起的堵塞现象是稠密悬浮液复杂流变行为中的一个因素。这种剪切堵塞状态是脆弱的，即，它们对于与产生它们所施加的应力不相容的施加应力是不稳定的。这种特殊的流动历史依赖的应力响应是由于流动诱导的微观结构。为了研究在恒定剪切应力下实现的堵塞状态，我们对具有摩擦接触力和流体动力润滑力的非布朗粒子进行了动态模拟。我们发现明确的签名，区分这些脆弱的国家从更传统的各向同性堵塞状态。
2019-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
A local approximation model for macroscale transport of biased active Brownian particles in a flowing suspension
运动微生物的稀悬浮液受到强烈的环境流，如海洋中的藻类，可以建模为一个人口的非相互作用，定向的活性布朗粒子（ABPs）。利用Smoluchowski方程（即空间和方向上的Fokker-Planck方程），可以描述ABPs的非平凡输运现象，如趋性和剪切诱导迁移。这项工作将Smoluchowski方程转化为输运方程，其中漂移和弥散可以进一步近似为局部流场的函数。新模型可以应用于任何全球流场，由于其局部性质，不像以前的方法，如利用广义泰勒色散理论。转换表明，整体漂移包括有偏向的运动的个别粒子的存在下的的士和剪切诱导的迁移的士的情况下。此外，它揭示了其他新的漂移和分散之间的相互作用所造成的定向动力学和被动对流扩散的ABPs。最后，该模型的性能进行评估，使用的例子回旋悬浮液，该模型被证明是最准确的偏置运动的颗粒（即的士）是弱的。
2022-01-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.flu-dyn
Thermodynamic formalism for transport coefficients with an application to the shear modulus and shear viscosity
我们讨论了Onsager的热力学形式的传输系数，并将其应用到计算的剪切模量和剪切粘度的单分散系统的排斥性粒子。我们专注于广泛的“距离”和密集的“场”共轭通过一个芬克尔-勒让德变换涉及的热力学（类）的潜力，它允许切换合奏的概念。采用布朗动力学，我们计算的剪切模量和剪切粘度从应变波动，并表明他们同意直接计算从应变和非平衡模拟，分别。我们发现依赖的波动耦合强度应变水库，这可以追溯到离散时间积分。这些结果表明，利用波动的大量的数值计算的输运系数的可行性。
2016-12-07 cond-mat.stat-mech
Relaxation dynamics of non-Brownian spheres below jamming
我们数值研究了在空间维度$d=2$，$3$，$4$，和$8$，以及平均场Mari-Kurchan模型中的非布朗无摩擦球的松弛动力学和相关的临界性。我们发现非平凡的有限尺寸和体积分数的依赖性的松弛时间与放松的未堵塞的包装。特别是，弛豫时间示出发散与系统的大小在任何密度低于干扰，没有临界指数可以证明其行为接近干扰。在平均场中，弛豫时间是明确定义的：它在干扰处发散，具有我们数值确定的临界指数，并且与早期的平均场预测不同。我们合理化的有限$d$对数发散使用极值统计参数，其中弛豫时间占主导地位的系统的最连接的区域。同样的论点表明，早期的命题，松弛动力学和剪切粘度是直接相关的，在大系统中失败。非布朗填料的剪切粘度在所有$d$中在热力学极限下都是很好定义的，但大的有限尺寸效应使其测量接近堵塞。
2021-02-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dense colloidal suspensions under time-dependent shear
本文研究了含时简单剪切流场中稠密胶体悬浮液的非线性流变学。从Smoluchowski方程相互作用的布朗粒子平流剪切（忽略流体速度的波动），我们开发了一种形式主义，使时间依赖的，远离平衡的平均值的计算。以剪应力为例，我们精确地导出了一个广义的Green-Kubo关系，以及一个包含三次记忆函数的瞬态密度相关器的运动方程。模式耦合近似给出了一个封闭的本构方程，产生任意剪切速率历史的时间相关的应力。我们解决这个方程数值的特殊情况下，一个硬球玻璃受到阶跃应变。
2006-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Thermally Fluctuating, Semiflexible Sheets in Simple Shear Flow
我们进行布朗动力学模拟半柔性胶体片与流体动力学相互作用和剪切流中的热波动。作为一个函数的弯曲刚度比剪切能量（无量纲量，我们表示$S$）和弯曲刚度比热能，我们观察到一个动态的过渡，从随机翻转到起皱和连续翻滚。这种动力学的转变是扩大了热波动，并在它发生的$S$的值是一致的混沌动力学发现的非热片的发病。不同的动态构象的流变性能，如粘度和法向应力差的影响也被量化。也就是说，在稀分散体的片材的粘度被发现，以减少与增加剪切速率（剪切变稀），直到动态起皱过渡，在这一点上，它再次增加（剪切增稠），和非零的第一法向应力差被发现，表现出局部最大值相对于温度在大$S$（小剪切速率）。这些结果揭示了分散在流体中的波动二维材料的动力学行为，并应为相关溶液处理方法的设计提供重要信息。
2021-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Short-time inertial response of viscoelastic fluids measured with Brownian motion and with active probes
我们已经直接观察到短时间的应力传播粘弹性流体中使用两个光学捕获的粒子和快速干涉粒子跟踪技术。我们通过记录粒子热运动中的相关性和测量一个粒子对第二个活跃振荡粒子的响应来做到这一点。这两种方法都检测与流体中的应力传播相关的涡旋状流型。这种惯性涡流扩散传播简单的液体，而粘弹性的解决方案的图案传播超扩散，取决于介质的剪切模量。
2008-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Frictional Active Brownian Particles
在高剪切速率下，摩擦力影响硬球胶体的流变性。在这里，我们证明，通过数值模拟，它们也影响了动态的活性布朗粒子，和他们的运动诱导相分离。摩擦力增加了稀相中粒子的角扩散率，并防止碰撞粒子通过一个滑向另一个来解决它们的碰撞。这导致在体积分数运动平面中运动诱导的相图的定性变化。无摩擦系统只有在体积分数超过某一阈值时才随着运动性的增加而变得不稳定，而摩擦系统无论体积分数如何都变得不稳定。这些结果表明，通过调节颗粒的粗糙度来控制运动诱导相图的可能性。
2020-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Direct numerical simulations for non-Newtonian rheology of concentrated particle dispersions
采用直接数值模拟方法研究了球形颗粒单分散集中分散体系的非牛顿行为，该方法精确地考虑了流体动力学相互作用和热波动。在三个方向上具有周期性边界条件的稳态剪切流下进行模拟。在0.31至0.56的体积分数下计算分散体的表观剪切粘度。在高体积分数下清楚地观察到剪切稀化行为。然后通过将这些数据拟合成半经验公式，从表观粘度估计低极限粘度和高极限粘度。此外，研究了布朗粒子在浓分散体中的短时运动，流体惯性对布朗粒子的短时运动起着重要的作用。在几个不同的Peclet数和体积分数的涡度方向上的均方位移进行监测，以便从均方位移的长时间行为确定颗粒扩散系数。最后，非牛顿粘度的分散体和分散的布朗粒子的结构松弛之间的关系进行了检查。
2009-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress correlation function and linear response of Brownian particles
我们确定的非局部应力自相关张量的均匀和各向同性的相互作用的布朗粒子系统从Smoluchowski方程的组态概率密度。为了将应力与粘弹性状态下的粒子位移相关联，我们超越了通常的流体动力学描述，通过引入适当的不可约动力学，Cicloski和赫斯，川崎在Zwanzig-Mori投影算子形式主义。从这些作者，我们包括横向的贡献。这恢复的应力自相关的表达式，包括在固体状态下的弹性项牛顿和朗之万系统中发现的，在这些情况下，在过阻尼极限进行评估。最后，我们认为，所发现的记忆功能减少到剪切和体积粘度的流体动力学极限的平滑和缓慢的波动，并推导出相应的流体动力学方程。
2021-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality in Driven and Equilibrium Hard Sphere Liquid Dynamics
我们证明了范霍夫动力学对关联函数的时间演化是由绝热力所产生的自由能和由范霍夫函数的流动引起的超绝热力。超绝热力包括阻力、粘性和结构贡献，如发生在活性布朗粒子、剪切下的液体和车道形成混合物中。对于硬球液体，我们提出了一个功率泛函理论，预测这些普遍的力场与我们的布朗动力学模拟结果定量一致。
2021-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Disentangling glass and jamming physics in the rheology of soft materials
在大密度下，由于拥挤效应可能引起布朗粒子的玻璃化转变，或非布朗粒子的堵塞转变，软粒子体系的剪切流变学变得复杂。在这里，我们成功地探讨了假设，即剪切应力的贡献，从玻璃和干扰物理是“添加剂”。我们表明，在各种软材料中测量的实验流动曲线（胶态硬球、微凝胶悬浮液、乳液、含水泡沫）以及在热和非热极限下获得的软排斥性颗粒的数值流动曲线可以通过一个简单的模型很好地描述，该模型假设玻璃和堵塞流变性对剪切应力有线性贡献，只要在两个扇区中正确识别时间和应力的相关标度。我们的分析证实，胶体硬球的动力学是唯一的玻璃物理控制，而水性泡沫只对干扰效果敏感。我们表明，微米级乳液的贡献都需要成功地占流动曲线，这揭示了这两种现象的不同签名。最后，对于两个系统的软微凝胶颗粒，我们表明，流动曲线是胶体系统的玻璃化转变的代表，并推断微凝胶颗粒是不太适合研究的干扰过渡实验。
2013-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
