Single-particle level access to hydrodynamic and frictional coupling between spheres in dense colloidal suspensions
胶体球在稠密悬浮液中的旋转布朗运动反映了局部流体动力学和摩擦力，这两者对于非线性流变学现象如剪切增稠和堵塞以及拥挤环境中的运输（包括细胞内迁移和血液流动）都是关键的。为了从实验上充分阐明旋转动力学的作用，同时测量所有球体的平移和旋转运动是至关重要的。在这里，我们开发了成分均匀的胶体球，其具有偏心的、完全嵌入的核心，该核心具有与颗粒体不同的荧光团，允许在单颗粒水平上访问所有颗粒的旋转运动。我们揭示了带电胶体晶体中的粒子间流体动力学旋转耦合。我们还发现，较高的局部结晶度在致密的晶体增强旋转扩散，和几乎逮捕的颗粒表现出粘滑旋转运动由于摩擦耦合。我们的方法揭示了大量未开发的局部旋转动力学的致密胶体材料中的球形颗粒。
2020-07-09 cond-mat.soft
Granular Solid Hydrodynamics
将用于计算颗粒介质中静态应力分布的颗粒弹性理论推广到动态情况，考虑了应变的塑性贡献。基于颗粒介质变形时变为瞬时弹性的假设，导出了一个完整的流体力学理论。该理论包括真实温度和颗粒温度，并采用自由能表达式，该表达式封装了由压力、剪切应力、密度和颗粒温度跨越的空间中的完整堵塞相图。对于颗粒温度稳定的特殊情况，推导出的流体动力学理论简化为{ \em亚塑性}，这是一种最先进的工程模型。
2008-12-29 cond-mat.soft
Formation of a transient amorphous solid in low density aqueous charged sphere suspensions
从硬球、近硬球、椭球体和片晶或其有吸引力的变体形成的胶态玻璃已被详细研究。补充和检查理论方法和模拟，许多不同类型的模型系统显着推进了我们对玻璃化转变的理解。尽管他们早期的预测，但是，没有实验带电的球形玻璃已被发现在低密度，在竞争过程中的结晶占主导地位。我们在这里报告形成的瞬态非晶态固体形成的带电聚合物球悬浮在彻底去离子水的体积分数为0.0002-0.01。从光学实验中，我们观察到存在的短程秩序和增强的剪切刚度相比，稳定的多晶固体的体心立方结构。在数小时至数天的密度依赖性时间尺度上，非晶态固体转变成这种稳定结构。我们进一步提出了初步的动态光散射数据显示的第二个缓慢的弛豫过程的演变可能指向一个动态的异质性已知从其他胶体glasses和gels.We比较我们的研究结果预测的相行为的带电球悬浮液和讨论可能的机制形成这种特殊类型的胶体玻璃。
2017-11-13 cond-mat.soft
Melting upon cooling and freezing upon heating: Fluid-solid phase diagram for Svejk-Hasek model of dimerizing hard spheres
提出了一个简单的模型，二聚硬球具有高度非平凡的流-固相行为。利用最近提出的有心力热力学微扰理论（RTPT-CF）研究了该模型。该相图具有流体-固体共存曲线的流体分支，其温度低于固体分支的温度。这种不寻常的行为与系统排除体积对温度的强烈依赖性有关，对于手头的模型，温度随着温度的升高而降低。这种效果也可以看到一个广泛的家庭的流体模型与有效的相互作用，结合短距离的吸引力和排斥在一个更大的距离。我们预计，足够高的排斥势垒，这样的系统可能会显示出类似的相行为。
2016-07-25 cond-mat.soft
Elasticity-mediated self-organization and colloidal interactions of solid spheres with tangential anchoring in a nematic liquid crystal
利用激光光镊和荧光共聚焦偏振显微镜，研究了固体微球在具有强切向表面锚定的颗粒周围弹性畸变引起的胶体相互作用。这些粒子聚集成与远场指向矢成约30度的链，并且在更高的浓度下，形成复杂的动力学捕获结构。我们表征的距离和角度依赖性的胶体相互作用力。
2005-08-13 cond-mat.soft
Solid-solid transition of the size-polydisperse hard-sphere system
用蒙特卡罗模拟研究了多分散硬质球体系的固-固共存。结果表明，当多分散性足够大时，固-固共存状态比单相固体更稳定。这两种共存的固体具有不同的组成分布，但具有相同的晶体结构。此外，有证据表明，固体-固体转变终止于临界点，就像流体-流体转变的情况一样。
2008-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic theory of flocking at a solid-liquid interface: long range order and giant number fluctuations
我们建立了固液界面相干集体运动（“群集”）的流体力学理论。极性序参量和“主动”（自推进）颗粒的集合在被动、各向同性的体相流体和固体表面之间的平面界面处的浓度动态地耦合到体相流体。我们发现，这样的系统是稳定的，并具有长程取向顺序，在很宽的参数范围内。当稳定时，这些系统表现出“巨大的数字波动”，即，在一个固定的大区域内，活性粒子数量的大波动。具体而言，这些数量波动随着区域内平均数的$3/4$次幂而增长。稳定的系统还表现出悬浮在被动流体中的标记颗粒沿着平行于固液界面的平面中的任何方向的异常快速扩散，而沿着垂直于该平面的方向的扩散率是非异常的。在其他参数区域，系统变得不稳定。
2021-06-25 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions between a sphere and a number of small particles
精确表达式推导出一对和三体之间的流体动力学相互作用的球体和一些小颗粒浸没在粘性不可压缩流体。分析是基于低雷诺数流体力学的斯托克斯方程。所得结果是Stokes和Kirchhoff导出的无滑移边界条件下球绕流解与Oseen导出的固定球存在时Stokes方程Green张量解的组合。
2014-08-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Proportional Paths, Barodesy, and Granular Solid Hydrodynamics
由Goldscheider规则（GR）总结的比例路径-指出给定恒定的应变速率，应力的演变保持其分量的比例-是粒状介质中弹塑性运动的特征。由Kolymbas最近提出的本构关系Barodesy是一种以GR为输入的模型，它成功地解释了土力学实验的数据。颗粒固体流体动力学（GSH），一个理论，来自物理学的一般原理和两个假设的基本行为的颗粒介质，被构造为定性地解释了广泛的观察-从弹性波的弹塑性运动，以快速稠密流。在本文中，显示从气压测量和GSH的结果非常相似，我们进一步验证GSH和GR提供了一个理解。
2012-12-16 cond-mat.soft
Hydrodynamics of fluid-solid coexistence in dense shear granular flow
本文研究非弹性碰撞硬盘的稠密快速剪切流。Navier-Stokes颗粒流体动力学的应用占最近的发现\cite{Luding,Khain}，剪切粘度发散在一个较低的密度比其余的本构关系。提出了一种新的稀密本构关系插值公式，并在分子动力学（MD）模拟中进行了验证。对均匀剪切流进行了线性稳定性分析，并给出了完整的相图。结果表明，当颗粒碰撞的非弹性变得足够大时，均匀剪切流让位于两相流，在两相流中，一个密集的“类固体”条纹簇被两个流体层包围。在事件驱动的MD模拟的分析结果进行了验证，并观察到一个很好的协议。
2007-07-05 cond-mat.soft
Hydrodynamic coupling of two rotating spheres trapped in harmonic potentials
我们从理论上详细研究了低雷诺数下两个等尺寸胶体球的流体动力学耦合，假设颗粒相对于其位置和方向被谐波捕获。考虑到旋转运动，我们得到了丰富的频谱的集体本征模式，我们确定的基础上的纯对称参数的属性。扩展最近的翻译相关性研究[J. - C. Meiners和S. R. Quake，Phys. Rev. Lett. 82，2211（1999）]中，我们推导出了强调旋转与平移的耦合的自相关函数和交叉关联函数的完整集合，我们在一些示例中对此进行了说明。我们的系统的一个重要特征是由相邻粒子介导的一个粒子的平移和旋转的自耦合，这在适当的自关联函数中清晰可见。这种耦合是一种高阶效应，因此不包括在广泛使用的Rotne-Prager近似的流体动力学迁移率。
2004-03-15 cond-mat.soft
Topological generalization of the rigid-nonrigid transition in soft-sphere and hard-sphere fluids
当系统密度增加到熔化密度时，流体粒子的动力学从扩散变为振荡。因此，在集体粒子动力学的基础上，引入了Frenkel线的概念，将流体区域划分为刚性和非刚性液体子区域。在这项工作中，我们应用一个拓扑框架来定位的软球和硬球模型依赖于系统配置的弗伦克尔线。首先分析了理想气体和最大随机阻塞态的拓扑特征，然后应用我们前期工作中设计的分类方案。分类结果表明，在刚性液体区域，类固体原子的比例从零增加到1。根据流体多形作用理论，了解了类固体分数对堆积密度的依赖关系。基于类固体分子的分数，以综合的方式描述了类固体团簇的逾渗行为。交叉密度是通过检查固体状团簇的逾渗得到的。由此产生的交叉密度的软球流体收敛到硬球流体。因此，拓扑方法成功地突出了弗伦克尔线的一般性。
2018-11-10 cond-mat.soft
Rolling friction for hard cylinder and sphere on viscoelastic solid
本文计算了硬柱体或圆球在粘弹性固体平面上滚动时所受的摩擦力。滚动摩擦系数与法向载荷和滚动速度呈非线性关系。对于在粘弹性固体上滚动的圆柱体，Hunter得到了滚动摩擦的精确结果，我们的结果与他在这种极限情况下的结果非常一致。理论结果与Greenwood和Tabor的实验结果也符合得很好。我们建议，滚动摩擦在很宽的范围内的滚动速度和温度的测量可能构成一个有用的方法来确定橡胶类材料的粘弹性模量。
2010-08-26 cond-mat.soft
Effects of Near-Field Hydrodynamic Interactions on Bacterial Dynamics Near a Solid Surface
Ningxia University（宁夏大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Changchun Normal University（长春师范大学）
本研究通过手性双体模型揭示了近场流体动力相互作用如何延长细菌在固表面的停留时间并增强表面捕获。
2026-02-24 cond-mat.soft
Granular Solid Hydrodynamics (GSH): from Quasi-Static Motion to Rapid Dense Flow
{ \sc gsh}是一种连续介质力学理论，用于定性解释各种颗粒现象。为了探索和证明它的宽度，简单的解决方案{ \sc gsh}相关的颗粒现象和本构模型，包括（i）为零的剪切速率：静态应力分布和弹性波的传播;（ii）在缓慢的速度：临界状态，剪切带，亚塑性和测压模型;（iii）在较高的速度：MIDI模型，在Bagnold制度的快速密集流。一个统一的，紧密相关的颗粒物理学的理解出现作为这些现象的结果，采用一个单一的框架进行排序和解释。
2012-07-05 cond-mat.soft
Gas-solid coexistence of adhesive spheres
在这份说明中，我们调查使用基本自由能的考虑的气体-液体的临界点的位置，相对于凝固窄吸引力的相互作用下降到巴克斯特限制。可能的实验和模拟实现导致一个稳定的临界点进行了简要讨论。
2007-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The propagation of Elastic Waves in Granular Solid Hydrodynamics
玻璃微珠中弹性波的各向异性、应力相关速度--由Y。Khidas和X. Jia，见[Phys. Rev. E，81：021303，2010年2月] --被证明可以很好地用"颗粒固体流体力学“来解释，这是一种关于颗粒行为的宏观理论。由于该理论没有涉及组构各向异性，因此组构各向异性对声音的影响值得怀疑。
2010-10-12 cond-mat.soft physics.geo-ph
Self-diffusion of a sphere in an effective medium of rods
从理论上分析了杆网络中球体的自扩散。根据Dhont等人的模型考虑了流体动力学相互作用，假设$\ka << 1$和$\bar{a}/L<<1$，其中$1/κ$是网络流体动力学筛选长度，$\bar{a}=a+D/2$和$a$是球体半径，而$D$和$L$分别是杆的直径和长度。导出了扩散系数的简单表达式，并证明其与$L$无关。
2009-02-23 cond-mat.soft
A new Monte Carlo method to study the fluid-solid phase transition of polydisperse hard spheres
提出了一种新的蒙特卡罗方法来研究多分散体系的流固相变。利用扩展系综，构造了一条连接单分散体系和相应多分散体系的可逆路径。一旦单分散体系的流固共存点已知，就可以通过模拟得到多分散体系的流固共存点。通过对多分散硬球胶体流固相变的模拟，验证了该方法的有效性。这一结果与前人的研究结果一致。
2008-07-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Solvent hydrodynamics speed up crystal nucleation in suspensions of hard spheres
在充分考虑溶剂流体力学的基础上，对硬球悬浮液中的晶体成核过程进行了计算机模拟研究。如果胶体结晶的动力学是纯扩散的，晶体成核速率密度将作为溶剂粘度的倒数下降。然而，我们观察到，成核速率密度不以这种方式缩放，但在高粘度下增强。这种效应可以解释迄今为止文献中报道的通过模拟和实验获得的成核速率密度之间的巨大差异。
2013-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disordered Solids Without Well-Defined Transverse Phonons: The Nature of Hard Sphere Glasses
通过测量玻璃的动力学结构因子，探讨了零温干扰相变附近具有排斥作用的玻璃的Ioffe-Regel极限。在零温度下，横向Ioffe-Regel频率在干扰过渡处消失，但纵向频率没有消失，这排除了与纵向激励相关的发散长度的存在。在低温下，横向和纵向Ioffe-Regel频率分别在类干扰转变和玻璃化转变处接近于零。因此，玻璃化转变和类堵塞转变之间的玻璃（其在低温极限下是硬球玻璃）只能携带明确定义的纵向声子，并且具有与超过类堵塞转变的玻璃相反的剪切模量与体积模量之比的压力依赖性。
2014-09-28 cond-mat.soft
Short-wavelength collective modes in a binary hard-sphere mixture
本文利用硬球广义流体力学方程组讨论了二元混合物的扩展流体力学模。这里提出的理论是解析的，它为我们提供了一个简单的描述的集体激发的一个密集的二元混合物在分子长度尺度。我们预测的行为与软球混合物的分子动力学结果定性一致。这项研究提供了一些洞察组成的无序形成玻璃态配置的作用。
2006-05-03 cond-mat.soft
Phase separation and crystallisation of polydisperse hard spheres
硬球的多分散性高于约8%，显示结晶成两相分离的固相。高于8%的多分散性太大而不能被单个固相所容忍，但是相分离产生两个具有足够窄的多分散性以允许它们结晶的级分。由于玻璃化转变的干预，在实验中可能无法观察到这一点。
1998-06-17 cond-mat.soft
Computation of the solid-liquid interfacial free energy in hard spheres by means of thermodynamic integration
我们使用了热力学积分方案，这是专门为无序系统，计算硬球模型中的固液界面的界面自由能。我们分离的总自由能的体积贡献的界面贡献，进行了有限尺寸标度分析，并获得（100）-界面$γ=0.591(11)k_{B}Tσ^{-2}$。
2020-09-30 cond-mat.soft physics.comp-ph
Influence of wetting properties on the hydrodynamic boundary condition at a fluid-solid interface
众所周知，在宏观水平上，粘性流体在固体壁面处的边界条件是“无滑移”边界条件。液体速度场在固定的固体边界处消失。在本文中，我们考虑了液体部分润湿固体的特殊情况，即在固体基底上与其蒸气平衡的液滴具有有限的接触角。使用广泛的非平衡分子动力学（NEMD）模拟，我们表明，当接触角是足够大的，边界条件可以大大不同（在微观水平）从一个“无滑移”的条件。对于140度的接触角，获得了超过30个分子直径的滑动长度，这是汞在玻璃上的特征。基于$δ$的Kubo表达式，我们导出了滑移长度的平衡量的表达式。预测的行为是在非常好的协议与数值计算结果中获得的NEMD模拟的滑移长度。大滑移长度的存在可能对这种“非润湿”条件下纳米多孔介质中的输运性质具有重要意义。
1998-12-14 cond-mat.soft
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
A damage and failure implementation for the simulation of ductile solids with Total-Lagrangian Smooth Particle Hydrodynamics
光滑粒子流体动力学在模拟受到加工、磨损和冲击的固体方面越来越受欢迎。它的吸引力是由于它的能力，以模拟问题，涉及大的变形所造成的网格，最近的改进所赋予的发展的总拉格朗日版本的SPH（TLSPH）的稳定性，而且它的可用性在开源软件LAMMPS。这种实现具有类似于“伪弹簧”方法的损伤模型，该方法在用于模拟韧性材料时会产生不稳定性。在这方面的贡献，我们提出了一个新的损伤和破坏模型TLSPH适用于韧性材料。在这种实现中，不仅本构方程，但也TLSPH近似修改，以考虑到材料性能的变化，以及由于损伤的启动和增长的不连续性的存在。这种新的方法是伴随着Cockroft-Latham，Johnson-Cook和Gurson-Tvergaard-Needleman损伤准则的实施。这种新的损伤模型的实施的预测能力，然后进行测试，并与实验和有限元模拟的结果进行比较。
2019-01-17 cond-mat.soft
The Raspberry Model for Hydrodynamic Interactions Revisited. I. Periodic Arrays of Spheres and Dumbbells
所谓的“乌藨子”模型是指用于模拟胶体颗粒悬浮液动力学的混合格子-玻尔兹曼和朗之万分子动力学方案，最初由[V. Lobaskin和B. Dünweg，New J.Phys.6，54（2004）]，其中离散表面点用于实现流体-颗粒耦合。该技术已被用于许多胶体行为的模拟研究。然而，在使用这种模式方面存在一些基本问题。在本文中，我们研究的准确性与树莓方法是能够重现斯托克斯水平的流体动力学相互作用相比，在简单的立方晶体中的固体球体的解析表达式。为此，我们考虑传统上用于建立这些属性的数值实验的质量，我们讨论了它们的缺点。我们发现，有一个简单的树莓模型复制的平移和旋转的流动性之间的差异，并提出了一种方法来解决这个问题，通过增加内部耦合点。最后，我们研究了一个非凸的形状，即一个胶体哑铃，并表明，填充乌藨子模型复制所需的流体动力学行为在散装这个更复杂的形状。我们的研究在[J. de Graaf，et al.，J. Chem.Phys.143，084107（2015）]，其中我们考虑了两个平行板的限制几何形状中的乌藨子模型。
2015-10-08 cond-mat.soft
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
Hydrodynamic interactions of spherical particles in Poiseuille flow between two parallel walls
本文研究了无限平壁通道中入射Poillille流中球形颗粒的流体动力学相互作用。颗粒悬浮在牛顿流体中，并假设蠕动流动条件。使用我们的高精度笛卡尔表示算法[Physica A xxx，{ \bf xx}，2005]获得的数值结果，提出了一个单一的领域，两个领域，和许多领域的阵列。我们考虑自由悬浮颗粒的运动以及作用在吸附在壁面上的颗粒上的力和力矩。我们发现，对流体动力学相互作用在这个壁有界的系统有一个复杂的依赖于横向粒子间的距离，由于在颗粒表面之间的间隙和回流与存在的墙壁的耗散的综合效应。对于不动的粒子对，我们已经研究了几个远场渐近制度之间的交叉对应于不同的关系之间的颗粒分离和距离的颗粒从墙壁。我们还表明，远场流的累积效应，大大影响力的分布在阵列中的不动的球体。因此，远场的贡献必须包括在任何可靠的算法来评估多粒子的流体动力学相互作用的平行壁几何形状。
2005-08-12 cond-mat.soft
Microscopic derivation of nonlinear fluctuating hydrodynamics for crystalline solid
本文从多粒子系统的哈密顿量描述出发，通过提出位移场的微观表达式并结合粗粒化场投影、长波长展开和Fokker-Planck方程稳态条件，推导出了均匀晶体固体的非线性涨流流体力学方程。
2023-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Critical State and the Steady-State solution in Granular Solid Hydrodynamics
接近临界状态--从部分弹性到完全塑性的转变--被认为是土力学中颗粒现象的最大特征。通过将临界状态确定为弹性应变的恒定状态解，并将主要结果呈现为透明的解析表达式，澄清了这一重要现象的物理学。
2010-10-26 cond-mat.soft physics.geo-ph
Density Profiles and Direct Correlation Functions from Density Functional Theory in Binary Hard-Sphere Crystals: Substitutional Solid and Interstitial Solid Solution
Institute of Applied Physics, University of Tübingen（蒂宾根大学应用物理研究所）
利用经典密度泛函理论（White Bear II泛函）研究二元硬球晶体的平衡密度分布，发现替代晶体中密度分布与单组分相似，而间隙固溶体中小组分在晶胞内高度离域；进一步计算了非均匀两体直接相关函数，并基于空位浓度提出几何解释。
2026-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Revisit of interfacial free energy of the hard sphere system near hard wall
我们提出了一个简单的Monte Carlo方法来计算衬底和材料之间的界面自由能。用这种方法研究了光滑硬壁附近硬球流体和固相的界面自由能。根据所得到的液固两相共存的界面自由能和Young方程，我们能够高精度地确定接触角，cos $θ$ = 1：010（31），这表明光滑的硬壁在壁面与硬球流体的界面处可以被硬球晶体完全润湿。
2008-06-23 cond-mat.soft
Note: Sound velocity of a soft sphere model near the fluid-solid phase transition
本文应用准定域电荷近似估计了具有排斥反幂律相互作用的简单软球流体的声速。得到的结果进行了讨论的背景下的声速的硬球系统和液态金属在熔化温度。
2016-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Oscillations of a solid sphere falling through a wormlike micellar fluid
我们提出了一个实验研究的运动的固体球通过蠕虫状胶束流体下降。当较小或较轻的球体迅速达到终极速度时，较大或较重的球体会在其下落运动的方向上振荡。这种不稳定性的开始与速度梯度尺度$Γ_{c}\sim 1$ s $^{-1}$的临界值相关。我们将这种情况与已知的蠕虫状胶束流体的复杂流变学，并建议该球的不稳定运动是由流动诱导结构的形成和破裂引起的。
2002-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Short-time diffusion in concentrated bidisperse hard-sphere suspensions
基于Beenakker和Mazur的方法[Physica 120 A，388（1983）& 126 A，349（1984）]，用Stokesian动力学（SD）计算机模拟和胶体短时动力学的半解析理论方案研究了双分散布朗硬球悬浮液中的扩散。两种硬球悬浮在过阻尼粘性溶剂中，介导所有颗粒之间的突出的流体动力学相互作用。在一个全面的参数扫描，涵盖各种包装分数和悬浮液组成，我们采用数值精确的SD模拟计算的初始扩散松弛的密度调制在布朗时间尺度，量化的部分流体动力学函数。Beenakker和Mazur的$δγ$ -计划单分散悬浮液的修订版本被发现表现出令人惊讶的良好的准确性，当简单的重新缩放的法律被调用在其应用于混合物。因此，修改后的$δγ$计划预测流体动力学函数与我们的SD模拟结果非常吻合，从非常稀的限制高达高达$40\%$的包装分数的所有密度。
2014-10-31 cond-mat.soft
The low temperature interface between the gas and solid phases of hard spheres with a short-ranged attraction
在低温下，具有短程引力的球体以紧密堆积的固体形式与无限稀释的气体共存。我们发现，这两个阶段之间的界面张力的比例的热能发散的吸引力的范围趋于零。当粒子间的吸引力是短程的时，大的张力可能是为什么球状蛋白质只在很窄的条件范围内结晶的原因。
1999-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical Mechanics and Hydrodynamics of Self-Propelled Hard Spheres
本文从自推进硬球的微观模型出发，利用非平衡统计力学和硬球动力学理论，导出了相互作用的主动布朗粒子的Smoluchowski方程。我们说明了实用的统计力学框架开发的两个应用程序。首先，我们推导出稳态的硬球活性流体的微观参数和第二，我们确定的临界密度在这个系统中的运动诱导相分离的发病。我们表明，这两个数量同意与过阻尼模拟的活性布朗粒子与排除体积相互作用的急剧排斥的潜力。这里提出的结果可以用来将排除体积效应在不同的自推进粒子模型。
2017-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluid-solid phase-separation in hard-sphere mixtures is unrelated to bond-percolation
在最近的一封信中，Buhot提出，在硬核二元混合物中，熵驱动的相分离与键渗流转变直接相关。然而，至少对于二元硬球混合物，基于g_{ll}（r）的精确近似的计算表明，n_b沿模拟直接计算的相边界变化很大，这意味着在这些系统中键渗透与相分离无关。
2000-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sphere penetration by impact in a granular medium: A collisional process
用二维数值模拟方法研究了重力驱动下实心球撞击颗粒介质的侵彻问题。实验观察到的最终穿透深度和停止时间与相关的物理参数的标度律在这里恢复数值不考虑任何固体摩擦。因此，碰撞过程被认为是必不可少的，在解释物理的定性观察到的现象，而摩擦过程只能被认为是次要的影响，在颗粒渗透的影响。
2009-11-26 cond-mat.soft
Ginzburg-Landau theory of the liquid-solid interface and nucleation for hard-spheres
利用密度泛函理论的基本测度理论方法，构造了硬球的Ginzburg-Landau自由能泛函。该泛函被用来研究液-面心立方固体平面界面和小固体团簇在液体中成核的性质。平面界面的表面张力与模拟结果吻合较好，固体团簇的性质与经典成核理论一致。
2006-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Propulsion and far-field hydrodynamics of linked-sphere microswimmers with viscoelastic deformability
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究了通过递归驱动的微游泳器动力学，分析了连接球设计的推进性能及远场流体动力学特征，揭示了粘弹性变形对游泳方向和流体特征的影响。
2026-04-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
From Elasticity to Hypoplasticity: Dynamics of Granular Solids
“颗粒弹性”，用于计算静态应力分布在粒状介质中，是广义的，包括缓慢移动，变形颗粒的影响。其结果是一个颗粒固体的流体动力学理论，与土壤力学模型吻合得很好。
2007-06-10 cond-mat.soft
Shock propagation in a driven hard sphere gas: molecular dynamics simulations and hydrodynamics
本文利用分子动力学模拟及Euler和Navier-Stokes方程数值解，研究了硬球气体中持续能量注入引发的冲击波传播，发现Navier-Stokes方程在参数化耗散系数下能较好拟合模拟数据。
2025-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective and efficient modeling of the hydrodynamics for bacterial flagella
本文提出将细菌鞭毛建模为一系列球体并用阻力矩阵刻画球体间流体动力学相互作用，从而高效评估鞭毛推进效应，并揭示传统电阻力理论在胶体球附近细菌运动研究中的显著误差。
2025-01-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hydrodynamic interaction leads to the accumulation of Chlamydomonas reinhardtii near a solid-liquid interface
本研究利用三维实时追踪显微系统证实了莱衣藻在固液界面附近的聚集现象，并提出由两对相互垂直力偶极子组成的简化模型，从流体动力学相互作用角度为其提供了理论解释。
2024-10-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
A two-sphere model for bacteria swimming near solid surfaces
我们提出了一个简单的模型，细菌像\emph{Escherichia coli}游泳附近的固体表面。它由两个不同半径的球体组成，球体之间由一根无阻力杆连接。鞭毛的影响是通过在尾球上施加力和杆在球上施加的相反扭矩来考虑的。通过分别考虑单个球体与表面的相互作用以及与另一个球体产生的流动的相互作用，计算球体上的水动力和扭矩。在数值上，我们求解包含几何约束和无力无矩条件的线性系统。这个游泳者在固体边界附近的动力学非常丰富，根据初始条件显示出三种不同的行为：（1）在与壁接触的情况下绕圈游泳，（2）在距壁有限距离处绕圈游泳，以及（3）远离壁游泳。此外，圆周运动的曲率半径的数量级在$8-50\,μ$ m的范围内，接近实验观察到的值。
2011-11-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
The motion of intruders through soft solids
University of Oxford（牛津大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
研究刚性球体在软质固体中运动的流变学特性，发现其终端速度与浮力呈指数关系，且边界条件显著影响运动行为。
2026-08-31 cond-mat.soft
Hydrodynamic capture of microswimmers into sphere-bound orbits
自推进粒子可以表现出令人惊讶的非平衡行为，它们如何与障碍物或边界相互作用仍然是一个重要的开放问题。在这里，我们表明，化学推进的微棒可以被捕获，在他们的速度变化不大，到附近的固体球休息或附近的水平面上的关闭轨道。我们发现，这种相互作用之间的球体和颗粒是短程的，甚至发生在小于颗粒长度的球体，并为各种球体材料。我们考虑一个简单的模型，润滑理论的基础上，力和扭矩自由泳者驱动的表面滑移（泳推进机制）和移动附近的固体表面。该模型演示了捕获或朝向表面的移动，并产生与距离无关的速度。这项研究揭示了自推进粒子与被动物体的活动驱动相互作用的关键方面，并提出了使用胶体示踪剂作为活性物质探针的问题。
2013-09-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Brownian Dynamics of a Sphere Between Parallel Walls
我们描述了直接成像测量胶体球的两个平行表面之间的扩散。这个看似简单的流体动力学耦合系统的动力学已被证明难以分析。一个封闭的球体的流体动力学流动性的近似公式的比较显示出良好的协议，无论是领先的顺序叠加近似，以及更一般的所有图像斯托克斯分析。
2000-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The range and nature of effective interactions in hard-sphere solids
在视频显微镜中观察到的胶体系统经常使用粒子位置的位移相关矩阵进行分析。在非热系统中，这个矩阵的逆可以解释为粒子之间的成对相互作用势。然而，如果系统被热搅动，则从相关矩阵中只能获得有效的相互作用。我们展示了这种有效的相互作用如何不同于非热的情况下，通过比较高统计数值数据从硬球晶体。
2016-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Monte Carlo simulations of the solid-liquid transition in hard spheres and colloid-polymer mixtures
采用恒压下的蒙特卡罗模拟研究了硬球和胶体-聚合物混合物中液-固相变的共存和界面性质。后一种系统被描述为一个单组分的Asakura-Oosawa（AO）模型，其中聚合物的自由度通过一个有吸引力的部分，在胶体-胶体相互作用的有效潜力。对于所考虑的AO模型，聚合物储层填充分数为eta_p^r=0.1，胶体-聚合物尺寸比为q=sigma_p/σ=0.15（其中sigma_p和sigma分别为聚合物和胶体的直径）。非均匀固-液体系的制备方法是将面心立方固相置于矩形模拟箱的中间，与相邻的主体液体形成两个界面。通过分析不同压力和不同系统尺寸下的晶区生长，得到了共存压力p_co，硬球系统的p_co=11.576 k_BT/sigma^3，AO模型的p_co=8.0 k_BT/sigma^3（其中k_B为玻耳兹曼常量，T为温度）。引入了几个序参量来区分固相和液相，并描述界面性质。根据固液界面的毛细波展宽，可以得到（100）晶面的界面刚度，硬球系统的γ =0.49 k_BT/σ ^2，AO模型的γ =0.95 k_BT/σ ^2。
2010-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Role of roughness on the hydrodynamic homogeneous base state of inelastic spheres
非弹性粗糙球气体允许空间均匀的基态，在有限的弛豫时间后转变为流体动力学状态。我们发现，这种弛豫时间几乎不依赖于非弹性的程度，但随着粗糙度的降低显着增加。还提供了在任何时候的旋转速度相关性的准确描述。在给定的非弹性，粗糙度参数可以调整，以产生一个巨大的扭曲麦克斯韦分布函数。结果是从Boltzmann-Enskog方程的类梯度解中得到的，并辅以Monte Carlo和分子动力学模拟。
2014-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
