Hydrodynamic suppression of phase separation in active suspensions
我们用流体动力学模拟了一个在牛顿流体中蠕动的活动圆盘悬浮液。我们探讨了从稀到密堆积的蠕动面积分数的全范围的数值，并表明“运动诱导相分离”（MIPS），这是最近提出的一般出现在活性物质，并已被视为在模拟活动的布朗磁盘，强烈抑制流体动力学相互作用。我们给出了一个参数，为什么这应该是这样的情况下，并支持它与对应的模拟活动布朗磁盘的参数制度，提供了一个更接近的对应流体动力学悬浮液比以前的研究。
2014-07-22 cond-mat.soft
Active instability and nonlinear dynamics of cell-cell junctions
主动细胞连接重塑对于组织形态发生是重要的，但其潜在的物理机制尚不清楚。我们研究了一个力学模型，描述了动态有源力偶极子的交界处。它们的不稳定性可以通过临界崩溃触发细胞插入。组织弹性响应的非线性可以通过极限环或能量景观尖端处的结长度的凝聚来稳定塌陷。此外，有源结网络经历集体不稳定性，以驱动有源面内有序化或发展集体振荡的极限环，其在对应于不同网络拓扑结构的能量景观区域上延伸。
2021-10-25 cond-mat.soft
Universal Scaling of Clustering Instability for Interacting Active Brownian Particles
研究二维相互作用活性布朗粒子的聚集不稳定性，发现其标度由自推进特性决定，与相互作用细节无关，理论预测与模拟一致。
2024-03-15 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
Hydrodynamic interactions in anomalous rheology of active suspensions
本研究通过模型推进型游泳者的流体动力学模拟，揭示剪切流中流体动力学相互作用诱导游泳者取向并导致显著降黏，阐明活性悬浮液异常流变学的核心机制。
2023-12-17 cond-mat.soft
Estimation of spatial and time scales of collective behaviors of active matters through learning hydrodynamic equations from particle dynamics
Future University Hakodate（函馆未来大学）；AIST（产业技术综合研究所）；Mathematics for Advanced Materials-OIL (MathAM-OIL), AIST（产业技术综合研究所 先进材料数学-OIL）；WPI-Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学 WPI-材料研究高级研究所）
本文提出了一种数据驱动方法，通过学习流体动力学方程来估计主动物质系统中集体行为的空间和时间尺度。
2026-01-07 cond-mat.soft
The Hydrodynamics of Active Systems
这是一个系列的四个讲座在2015年恩里科费米暑期学校在瓦雷纳提出。讲座的目的是介绍活性物质的流体动力学，集中在低雷诺数的例子，如细胞和分子马达。第一讲介绍了单个活性粒子的流体动力学，包括斯托克斯方程和扇贝定理，并强调自主活动和偶极对称的远流场之间的联系。在第二讲中，我讨论了这种数学在表面和外部流动中的微泳者行为中的应用，并描述了我们目前对游泳者如何搅动周围流体的理解。第三堂课集中讨论了活性粒子的集体行为，以活性粒子为模型。我写下了运动方程，并激发了主动应力的形式。由此产生的流体动力学不稳定性导致一种状态，称为主动湍流，其特征在于流场中的强射流和涡流以及拓扑缺陷对的不断产生和湮灭。第四讲比较了主动湍流的模拟与微管悬浮液和分子马达的实验。介绍了溶致活性向列相，讨论了界面的活性锚定。
2016-03-01 cond-mat.soft
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
A minimal model for a hydrodynamic fingering instability in microroller suspensions
我们推导出一个最小连续模型，以研究最近在地板附近的微辊悬浮液中发现的指进不稳定性背后的流体动力学机制[Drivel et al. Nature Physics，2016]。我们的模型，由两条连续的线的rotlets，表现出线性不稳定性驱动的流体动力学相互作用，并再现在大尺度粒子模拟和实验中观察到的lengthscale选择。通过调整只有一个参数，两条线之间的距离，我们的色散关系表现出定量的模拟和定性的协议与实验测量。我们的线性稳定性分析表明，这种不稳定性是由附近的无滑动表面的微辊产生的平流和横向流的组合。我们简单的模型提供了一个有趣的形式主义，以表征其他流体动力学不稳定性，尚未得到很好的理解，如尺寸尺度的选择，在悬浮液中的颗粒附近的壁沉积，或最近观察到的形成的旅行声子在系统中的限制驱动粒子。
2017-09-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interplay between a hydrodynamic instability and a phase transition: the Faraday instability in dispersions of rodlike colloids
通过测量临界加速度和表面波振幅，报道了法拉第不稳定性对棒状胶体颗粒悬浮液的强烈影响。我们表明，参数激发表面波的过渡显示不连续和滞后的功能。这种亚临界行为归因于我们的胶体悬浮液的剪切稀化特性，这要归功于基于大振幅振荡剪切下的流变学数据的唯象模型。双折射率测量提供了直接证据，法拉第波诱导的棒状胶体的局部双折射有序。虽然本地对齐简单地遵循的表面振荡稀释，各向同性悬浮液，永久性的dielectric补丁产生的表面波样品接近各向同性到dielectric过渡和以上的过渡大域对齐的流动方向。流体微观结构和流体动力学不稳定性之间的这种强耦合通过基于棒状病毒在剪切流中的微观结构响应的数值计算来证实。
2011-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Confinement controlled bend instability of three-dimensional active fluids
长波长形变的自发增长是具有取向有序的活性流体的一个定义特征。本文研究了双轴矩形约束对初始剪切取向的三维各向同性活性流体不稳定性的影响，该流体由可伸展微管束和驱动蛋白分子马达组成。在约束下，这种流体表现出有限波长自放大弯曲变形，其在与最强约束方向正交的平面中生长。不稳定波长和增长率都随着约束的减弱而增大。这些发现与最小流体动力学模型一致，该模型预测增长最快的变形是由主动驱动和弹性松弛的平衡所确定的。在高度限制制度的实验证实，不稳定波长设置的主动和弹性应力，这是独立控制的电机和非能动交联剂的浓度的平衡。
2020-07-06 cond-mat.soft
Mechanochemical enzymes and protein machines as hydrodynamic force dipoles: The active dimer model
机械化学活性酶在每个周转周期内改变其形状。因此，它们在它们周围的溶剂中诱导循环流动，并表现为振荡的流体动力偶极子。由于酶共同产生的非平衡波动流，预计溶液中的混合和被动颗粒在其中的扩散将得到增强。在这里，我们调查的强度和统计特性，这样的力偶极子在最小的活性二聚体模型的机械化学酶。在这个模型的框架下，新的估计流体动力集体效应的溶液中，并在快速旋转扩散下的脂质双层推导，并检查现有的实验和计算数据。
2020-09-15 cond-mat.soft
Fluctuations, renormalizations, and a convective instability in driven wet active matter
湿活性物质在施加的温度梯度，或化学电势梯度的存在下，被认为是一个标量模型。结果表明，有一个（负）活动参数驱动的对流不稳定。在这种非平衡稳态的通用长程相关计算和比较，并与被动流体中的类似结果进行对比。此外，还计算了非平衡Casimir压力或力。在各种物理量的奇异性，作为不稳定性的方法确定。最后，我们给出了描述不稳定性以上流体行为的广义Lorenz方程，并将这些方程与被动流体中Rayleigh-Bernard不稳定性的Lorenz方程进行了对比。
2018-01-21 cond-mat.soft
Internal friction controls active ciliary oscillations near the instability threshold
由分子马达驱动的纤毛振荡引起微米尺度的流体运动。稳定的振荡需要大量的耗散源来平衡电机的能量输入。通常，它源于外部流体。相比之下，我们表明，外部流体摩擦是可以忽略不计的内部弹性应力相比，通过同时测量的运动和流场的孤立和活跃的衣原体纤毛跳动附近的不稳定阈值。因此，内部摩擦出现作为唯一的来源的耗散纤毛振荡。我们结合这些实验的见解与理论建模的主动丝显示，不稳定的振荡发生时，主动应力应变软化和剪切稀化。总之，我们的结果揭示了纤毛跳动的反直觉机制，并提供了分析其他活性细丝（包括生物和合成细丝）的通用实验和理论方法。
2021-02-21 cond-mat.soft
Hydrodynamic Collective Effects of Active Protein Machines in Solution and Lipid Bilayers
生物细胞中的细胞质和生物膜含有大量周期性改变其形状的蛋白质。它们是分子机器，可以作为分子马达发挥作用，或者在细胞中执行许多其他任务。我们分析了由活性蛋白质诱导的流体动力学流动对溶液或膜中其他被动分子的影响。我们发现，被动粒子的扩散常数大大增强。此外，当存在活性蛋白梯度时，发生被动颗粒的趋化性样漂移。在脂质双层中，这种效应是强烈非局部的，因此膜中的活性内含物有助于扩散增强和漂移。结果表明，在非平衡条件下，含活性蛋白质机器的系统中被动粒子的输运性质不同于热平衡条件下的系统。
2015-03-09 cond-mat.soft
Quasi-one-dimensional motion of an active MXene sheet driven by chemo-hydrodynamic waves
China University of Mining and Technology, College of Chemical Engineering（中国矿业大学化学工程学院）；Brandeis University,Department of Chemistry and Volen Center for Complex Systems（布兰迪斯大学化学系与沃尔恩复杂系统中心）
研究通过双视角粒子图像测速实验和数值模拟，揭示不对称包覆过氧化氢酶的MXene片在过氧化氢溶液中的自推进由化学-流体动力学波驱动，并分析剪切应力驱动机理。
2026-06-23 cond-mat.soft
Bridging the microscopic and the hydrodynamic in active filament solutions
流体动力学方程的各向同性解决方案的积极极性细丝来自微观平均场模型之间的电机和细丝交换的力量。我们发现，电机步进率沿灯丝的空间依赖性是必不可少的驱动束的形成。出现了一些差异相比，流体动力学来自（较早）从一个介观模型，其中获得的基础上对称性的考虑相对细丝速度。由于细丝扩散的各向异性，马达能够产生相对于溶剂的净细丝运动。研究了这一新项对均匀态稳定性的影响。
2004-06-11 cond-mat.soft
Rheology of active suspensions with hydrodynamic interactions
利用一个简单的自推进粒子模型，研究了空间均匀的活性粒子稀悬浮液的有效剪切粘度。我们使用非线性Fokker-Planck方程来驱动动力学描述，包括外部流场的影响，旋转扩散，和颗粒-颗粒在二维的流体动力学相互作用。在小的Peclet数，在一个简单的剪切流，到二阶的游泳者的体积分数，这表明明确的剪切粘度的游泳机制的细节依赖的应力张量的解析表达式。
2017-02-14 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in dense active suspensions: from polar order to dynamical clusters
我们研究流体动力学相互作用的作用，在集体行为的集合中的微观活性颗粒悬浮在流体中。我们引入了一个新的计算框架，使我们能够分离不同的贡献，他们的集体动力学从不同的长度尺度上的流体动力学相互作用。因此，我们能够系统地表明，润滑力时，颗粒是非常接近对方发挥重要的作用，作为远程流体动力学相互作用，在确定其多体行为。我们发现，运动诱导的相分离抑制近场相互作用，导致开放的凝胶状集群，而不是密集的集群。有趣的是，我们发现一个全球性的极性有序相出现中性游泳者没有力偶极子，增强了近场润滑力，其中碰撞过程，而不是长程相互作用占主导地位的对齐机制。
2017-06-09 cond-mat.soft
Clustering and phase behaviour of attractive active particles with hydrodynamics
我们模拟集群，相分离和hexatic有序的单层悬浮液中的活性蠕动盘受到一个有吸引力的Lennard-Jones-like成对的相互作用势，充分考虑到粒子之间的流体动力学相互作用。通过比较被动和主动布朗粒子的流体动力学模拟的情况下，我们阐明了自推进，粒子间的吸引力，流体动力学相互作用，在确定聚类和相行为的相对作用。即使在一个有吸引力的潜力的存在下，我们发现，流体动力学的相互作用强烈抑制的运动诱导的相分离，可能是一个先验已预期在一个高度活跃的悬浮液。相反，我们发现只有一个微弱的趋势，粒子形成弦状集群在这个政权。在较低的活动，我们证明相行为，大致相当于对应的被动系统在低温下，其特征在于由制度的气-液，气-固和液-固相共存。通过这种方式，我们认为，一个无量纲的量代表的活动水平相对于吸引力的强度起着类似于一个有效的非平衡温度的作用，对应于（无量纲）真正的热力学温度在被动系统。然而，也有一些重要的差异，从平衡的情况下，最显着的六角有序度，我们仔细讨论。
2016-03-30 cond-mat.soft
Hydrodynamic instabilities in active cholesteric liquid crystals
本文描述了在胆甾相液晶中引入主方向沿局域指向矢的主动应力的基本性质和结果。螺旋基态被发现是线性不稳定的拉伸应力，没有阈值的限制，在无限大的系统尺寸，而收缩应力的流体动力学屏蔽的弹性给一个有限的阈值。这是证实数值和非线性后果的不稳定性，在伸展和收缩的情况下，进行了研究。我们还考虑了与缺陷相关的应力在pitch（$λ$线），并显示如何几何形状附近的缺陷产生阈值的流动，让人想起那些在活动向列相的缺陷。在大的可扩展活动$λ$线是自发创建的，并可以形成由恒定的活动流维持的稳态模式。
2017-01-18 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions dominate the structure of active swimmers' pair distribution functions
由于其动力学的非平衡性质，微泳者经常表现出令人惊讶的模式。总的来说，微型游泳者的悬浮液看起来像一种液体，其性质使其与被动的对应物区分开来。为了了解流体动力相互作用的影响的基本统计特征的microswimmer的液体，我们调查其结构的对分布函数的装置。我们进行基于粒子的模拟，包括空间效应，形状各向异性和流体动力学相互作用的microswimmer。我们发现，流体动力学相互作用大大改变了方向相关的对分布函数相比，纯粹的排斥体积模型，如活性布朗粒子，并普遍降低了液体的结构。耗尽区占主导地位，在较低的填充分数，而在较大的填充分数的microswimmer液体开发一个更强的第一壳的邻居在特定的方向，而失去结构在更大的距离。我们的工作是第一步的统计力学处理的结构的microswimmer悬浮液。
2018-12-17 cond-mat.soft
A pure hydrodynamic instability in shear flows and its application to astrophysical accretion disks
我们提供了一个可能的解决方案的百年老问题的流体动力学剪切流，这显然是稳定的线性分析，但在天体物理观测数据和实验表明是湍流。从实验室到天体物理流动，在各种系统中都注意到了这种不匹配。从19世纪末开尔文、瑞利和雷诺兹的早期工作开始，到目前为止，人们做了无数次尝试来解决这种不匹配。在这里，我们表明，随机噪声的存在，其不可避免的存在不应被忽视的剪切流的稳定性分析，导致纯流体动力线性不稳定。这解释了湍流的起源，这已经在天体物理学吸积盘、实验室实验和直接数值模拟中观察到/解释。这是，据我们所知，第一个解决方案的长期存在的问题的流体动力学不稳定的瑞利稳定流。
2016-08-02 astro-ph.HE cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Coexistence of active and hydrodynamic turbulence in two dimensional active nematics
在主动液晶中，活动能够驱动混沌时空流，称为主动湍流。通过理论和实验工作，主动湍流被表征为低雷诺数现象。我们表明，在二维，单独的主动强迫是能够触发流体动力学湍流导致的共存的主动和惯性湍流。这种类型的流动发展为足够活跃和可延伸的流动对齐向列相。我们观察到，一个extensile的小的和大的值的流动对齐参数的组合效果导致的弹性能谱，促进能够触发逆能量级联的动能的增长扩大。
2022-10-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Route of hydrodynamic turbulence in rotating shear flow: Secondary perturbation triggers growing eigenmodes through the elliptical instability
旋转剪切流中的流体动力学湍流的起源是一个很大的难题，如包含科里奥利力的平面Couette流。虽然流动在实验室实验中经常表现出湍流，但根据线性扰动理论，它应该总是稳定的。我们表明，二次扰动的主要扰动流触发椭圆不稳定性在这样的系统，因此指数增长的本征模。这一结果在天体物理学和天体物理学中有直接的应用，因为天体物理学和天体物理学经常表现出具有开普勒角动量分布的湍流。我们解决了这样的开普勒流，这是类似于旋转库埃特流的湍流的起源。
2005-08-31 astro-ph cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Suppression of hyperuniformity in hydrodynamic scalar active field theories
本研究探究流体动力学相互作用对湿性活性系统超均匀性的影响，通过直接数值模拟发现活性模型H中活性与流体动力学相互作用（尤其是活性产生收缩应力时）会抑制超均匀性，而被动模型H则表现出超均匀性。
2024-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Magnetic control of orientational order and intrinsic hydrodynamic instability in bacterial turbulence
本文利用磁性纳米颗粒介质和均匀磁场对枯草芽孢杆菌活性湍流施加磁力矩，将其控制为向列态，并发现波动特征长度与磁场强度无关，揭示了活性流体动力学不稳定性的内禀尺度。
2023-07-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Microscopic derivation of the hydrodynamics of active-Brownian-particle suspensions
我们推导出流体动力学方程的运动由欠阻尼朗之万方程，减少到主动布朗粒子模型，在过阻尼限制的活性粒子的流体。收缩到流体动力学的描述是通过局部平均的粒子动力学与非平衡多粒子概率密度，其形式化的表达是通过多时间尺度分析发现在物理相关的限制高摩擦。这种方法允许识别的条件下，自推进可以归入流体应力张量，从而系统地和明确地定义的局部压力的主动流体。
2016-12-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fingering Instability of Active Nematic Droplets
从有丝分裂纺锤体到组织和生物膜，许多生物系统表现为活跃的液滴，它们经常打破对称性并自发地改变形状。在这里，我表明，积极的微滴可以经历一个指法不稳定性。我认为一个活跃的流体，通过锚定在液滴界面，获得双秩序，我预测其形态稳定性的三个无量纲参数：锚定角，双秩序的渗透长度相比，液滴的大小，和一个活跃的毛细管数。具有伸展（收缩）应力和平面（垂面）锚定的液滴在临界活性或液滴尺寸以上是不稳定的。这种不稳定性本质上是界面性的：它是通过主动流动与界面运动的耦合而产生的，即使主动向列相的体不稳定性不能发生。与活性物质的动态特征不同，不稳定性可以产生静态指进模式。手指的数量随着活动而增加，但随着肌肉渗透长度而非单调变化。总的来说，这些结果可以帮助理解生物系统的自组织形状，并在活性材料中设计图案。
2022-02-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Oscillatory instability in a driven granular gas
我们发现了一个系统的非弹性碰撞硬球，驱动两个相对的“热”壁在零重力的振荡不稳定性。通过对颗粒流体动力学方程的线性稳定性分析预测，当颗粒碰撞的非弹性超过临界值时，会发生不稳定。分子动力学模拟支持了这一理论，并显示了一个带状的集群在盒子中间来回移动，远离驱动壁。的振荡是不规则的，但有一个单一的主导频率，是接近的频率在不稳定的开始，预测从流体动力学。
2003-11-13 cond-mat.soft nlin.CD
Generalized hydrodynamics of active polar suspensions
本文利用广义Irving-Kirkwood方法推导了具有内部结构的活性物质悬浮液在内部转矩作用下的流体动力学方程。活动布朗粒子的内部结构和力矩产生了内部角动量密度的平衡定律，使流体动力学描述成为连续介质力学的一个极坐标理论。我们推导出应力张量、偶应力张量、内能密度和热流矢量的精确微观表达式。与被动物质不同，应力张量的对称性由于主动内部扭矩而被明确破坏，反对称分量驱动内部角动量密度。这些结果提供了一个分子基础，了解运输特性，并共同提供了一个战略，以发展线性不可逆热力学理论的活性物质。
2017-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A hydrodynamic instability drives protein droplet formation on microtubules to nucleate branches
液-液相分离不仅发生在本体液体中，而且发生在表面上。在生理学中，细胞结构上的冷凝物的性质和功能仍然未被探索。在这里，我们研究如何凝聚蛋白TPX 2的行为微管启动分支微管成核，这是在真核细胞中的纺锤体组装的关键。使用荧光，电子和原子力显微镜和流体动力学理论，我们表明，TPX 2的微管重组根据瑞利高原不稳定性，像露珠图案的蜘蛛网。在均匀地包覆微管后，TPX 2形成规则间隔的液滴，分支从液滴中成核。液滴间距随着TPX 2浓度的增加而增加。一个随机模型表明，液滴使分支成核更有效地限制空间沿微管多个必要的因素共定位成核分支。
2020-09-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
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
Motion of hydrodynamically interacting active particles
我们开发了一个通用的流体动力学理论，描述了一个系统的相互作用，积极推动颗粒悬浮在粘性流体中的任意形状。我们的模型的粒子运动的活动部分，使用规定的滑动速度，否则刚性粒子表面。我们介绍了粒子的旋转和平移的一般框架，通过应用洛伦兹倒易定理与任意表面滑移的移动粒子的集合。然后，我们开发了一个近似的理论，适用于广泛分离的领域，包括流体动力学相互作用的水平力四极杆。我们将我们的理论应用到一个一般的例子，涉及到一个规定的滑移速度，和一个具体的情况下，有关的自主运动的化学活性颗粒移动的扩散电泳由于自生的化学梯度。
2019-01-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamics determines collective motion and phase behavior of active colloids
我们研究的集体运动的封闭的球形microswimmer，如活性胶体，我们的模型由所谓的蠕动。为了模拟包含热噪声的流体动力学流场，我们采用了多粒子碰撞动力学方法。我们证明，流体动力学近场之间的蠕动，以及蠕动和边界墙至关重要地决定了他们的集体运动。特别是，随着密度的增加，我们观察到一个明确的相分离成一个类似气体和集群相的中性蠕动，而强大的推和拉更逐渐接近六角形集群状态。
2013-09-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic effects on the liquid-hexatic transition of active colloids
我们数值研究流体力学的作用，在中间活动的活性胶体的液体六角过渡，运动诱导相分离（MIPS）不发生。我们发现，在活性布朗粒子（ABP）的情况下，过渡的临界密度降低时，增加粒子的质量，提高有序，而自推进有相反的效果，在考虑的活动制度。活性流体动力学颗粒（AHP），而不是，在更高的值的包装分数$ϕ$比相应的ABP进行液体-六角转变，这表明流体动力学的无序系统的净效应。在密度增加，接近六方液体的过渡，我们发现在AHP的情况下，出现了自我维持的有组织的运动与粒子群一致地移动。
2022-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Hydrodynamics of Active Defects: from order to chaos to defect ordering
拓扑缺陷在二维材料物理中起着重要的作用。当在活跃向列相中被驱离平衡时，向错可以获得自发的自我推进，并且在扩散时驱动自我维持的流动。在这里，我们构建了一个通用的流体动力学理论的二维活动中断了大量的这种缺陷。我们的方程描述了流动和时空缺陷混沌特征的主动湍流，甚至接近缺陷解约束过渡。在高活性，非平衡扭矩结合多体屏蔽导致主动向错自发打破旋转对称性，形成集体移动的缺陷有序极性液体。通过识别缺陷作为相关的准粒子激发，我们构建了一个全面的二维主动向列相相图。使用我们的流体动力学方法，我们还表明，活动梯度可以像“电场“，驱动拓扑电荷的排序。这表明了我们的连续模型的多功能性和它的相关性，用于量化使用空间不均匀的活动，以控制主动流动和制造具有针对性的传输能力的有源器件。
2019-10-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation lengths in hydrodynamic models of active nematics
我们研究的缩放与活动的紧急长度尺度控制的非平衡动力学的活性液晶，使用两个流行的流体动力学模型，已在以前的研究中。在这两个模型中，我们发现，在充分发展的主动湍流的制度的混沌时空动力学是由一个单一的活动规模所确定的主动和弹性应力的平衡，无论主动应力是伸缩性的性质。观测到的动能和拟能与活动的比例与我们的单长尺度论证和简单的量纲分析是一致的。我们的研究结果提供了一个统一的理解，在以前的文献中的明显差异，并表明，基本的物理模型的选择是强大的。
2016-09-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic Instabilities of Active Jets
本文结合理论、实验与数值模拟，揭示了取向活性游动粒子射流中拉伸型粒子引发珠串失稳、推进型粒子引发螺旋失稳的机制，并刻画了其非线性演化规律。
2025-09-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Deriving hydrodynamic equations from dry active matter models in three dimensions
我们推导出流体动力学方程从Vicsek式干活性物质模型在三维（3D），我们的经验的基础上，在2D的情况下，使用玻尔兹曼-金斯堡-朗道的方法。流体动力学方程是从玻尔兹曼方程表示在球谐函数展开方面。所有的输运系数给出了明确的依赖于粒子级参数。对它们的空间齐次解进行了线性稳定性分析。虽然导出的方程的极性情况下（原Vicsek模型与铁磁对齐）和他们的解决方案没有太大的不同，从他们的二维同行，积极向列的情况下表现出显着的差异：我们发现一个真正的不连续过渡到秩序的双稳态区域，和我们讨论的稳定性的解决方案。
2018-05-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lattice-Boltzmann Hydrodynamics of Anisotropic Active Matter
存在过多的活性物质模型来描述自推进粒子（或游泳者）的行为，包括有和没有流体动力学。然而，很少有研究考虑形状各向异性游泳者，包括流体动力学的相互作用。在这里，我们介绍了一个简单的方法来模拟自推进胶体相互作用的流体动力学在粘性介质中使用格子玻尔兹曼技术。我们的模型是基于树莓型粘性耦合和力/反力的形式主义，确保系统是免费的。我们考虑了几个各向异性的形状，并描述其流体动力学多极流场。我们证明，形状各向异性可以导致存在一个强大的四极和八极矩，除了主偶极矩。模拟和表征这些高阶矩的能力将被证明是理解模型游泳者在限制几何形状中的行为的关键。
2016-02-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Edge instability in incompressible planar active fluids
界面不稳定性与许多重要的生物过程密切相关。一个关键的例子出现在伤口愈合实验中，该实验观察到具有初始直边缘的上皮层不能均匀地愈合。我们认为在活跃的流体的背景下的现象。改进了J.Zimmermann，M. Basan和H.莱文，欧元。物理学家：Special Topics 223，1259（2014），我们对具有开放界面的主动流体的二维不可压缩流体动力学模型进行了线性稳定性分析。我们对模型的稳定性进行了分类，发现对于实验相关参数，在这个极小模型中总是不存在指进稳定性。我们的研究结果指出了密度变化在组织再生中的指状不稳定性中的至关重要性。
2017-06-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Modelling a Hydrodynamic Instability in Freely Settling Colloidal Gels
有吸引力的胶体分散体，即聚集并经常形成跨越空间的弹性凝胶的细颗粒的悬浮液是社会中普遍存在的材料，具有广泛的应用。当网络重量超过其压缩屈服应力时，这些材料中的胶体网络可以以自由沉降的模式存在。当网络保持固定在适当位置并用作悬浮流体被泵送通过的过滤器时，出现等效状态。在任何一种情况下，流体动力学不稳定性导致网络完整性的损失发生。实验观察表明，完整性的丧失与侵蚀通道的形成有关，即所谓的拖缆，流体通过拖缆快速流动。然而，增长的动力学和随后的崩溃机制仍然知之甚少。在这里，提出了一个唯象模型，动态地描述了一个流光的径向增长，由于网络的快速流体回流的侵蚀。该模型表现出有限的时间爆破-在凝胶中的灾难性故障的发病-由于激活的胶体间键断裂。采用布朗动力学模拟稀凝胶中流体动力学相互作用和沉降的胶体来研究这种不稳定性的引发和传播，这与理论吻合得很好。模型动力学也被证明准确地复制测量的流光生长在两个不同的实验系统。该模型的预测能力和未来的改进进行了讨论，并提出了一个稳定状态图提供深入了解工程策略，以避免解决网络的不稳定性意味着有很长的保质期。
2018-04-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic stresses in a multi-species suspension of active Janus colloids
本研究通过系统粗粒化微观动力学，计算活性Janus胶体多物种悬浮液的流体动力学应力张量多组分贡献，揭示单物种系统应力强度的调控机制及多物种系统中活性对张量的修饰与非互易性的产生。
2025-02-11 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
Hydrodynamics of simple active liquids: the emergence of velocity correlations
我们推导出了一个由N个活跃的、球形的、欠阻尼的粒子组成的系统的流体动力学，这些粒子通过保守力相互作用。在微观层面上，我们代表的Kramers方程的概率密度分布的位置，速度和方向方面的粒子的演变，而在介观层面上，我们切换到一个粗粒度的描述引入一组适当的流体动力场的低阶矩的分布。除了通常的密度和极化场，本文开发的流体动力学还考虑了速度和动力学温度场，这对于理解活性液体行为的新方面至关重要。通过对流体力学矩方程进行适当的封闭和对Born-Bogolubov-Green-Kirkwood-Yvon族进行截断，得到了一组封闭的介观平衡方程。在这一阶段，我们把我们的兴趣集中在流体动力场与其平均值的微小偏差上，并应用线性流体动力波动理论的方法。我们的处理揭示了各向同性的活性液体和它们的新兴的动力学集体现象，如粒子速度的自发排列的特殊性质。我们预测内的纵向和横向模式的空间等时间Ornstein-Zernike-like速度相关性的液相的存在。与活性固体不同，在活性液体中，横向速度波动的相关长度明显短于纵向波动的长度。特别是，后者取决于声速和持续时间的增加，而前者表现出较弱的依赖于这些参数。最后，在相同的框架内，我们推导出动力结构因子…
2021-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics-driven phase-locking and collective motility of sessile active dumbbells
本研究以呈现极限环形状振荡的活性哑铃为模型，通过模拟发现非运动活性个体间的流体动力学相互作用可引发固着-集体运动转变、相分离及振荡同步，揭示了流体耦合在无内在运动系统集体行为中的关键作用，为活性物质相关研究奠定基础。
2025-01-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hydrodynamics of passive and active rods in a temperature gradient
该研究通过粗粒化流体动力学方法，研究了在温度梯度作用下二维基底上自推进硬杆的集体行为，并分析了被动与主动极限下的稳态及稳定性。
2023-09-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Statistical Mechanics of Transport Processes in Active Fluids II: Equations of Hydrodynamics for Active Brownian Particles
我们执行一个粗粒度分析的范例活性物质模型，活性布朗粒子，产生一个连续描述的质量，线性和角动量，能量的平衡定律。线性动量平衡的推导揭示了主动力直接表现为与类序参量指向矢场成比例的连续水平的体力，因此需要其自身的演化方程来完成系统的连续描述。我们推导出这个方程，表明在这个过程中，大电流可能会持续在均匀的系统中，只有在存在的粒子间对齐的相互作用。此外，我们进行了第二次粗粒化的线性动量的平衡，并推导出主动或游泳压力的机械平衡的情况下的表达式。
2019-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Near-field Hydrodynamics Disentangles Angular Correlations in Confined Active Suspensions
The University of Tokyo（东京大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
该研究结合实验与流体动力学模拟，发现受限莱茵衣藻悬浮液的粒子间关联由偶极与夹带两种解耦流体动力学模式的竞争决定，揭示了受限活性物质时空关联的流体动力学起源。
2026-08-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamics of Active Lévy Matter
集体运动通常在活性流体的框架内建模，其中组成活性颗粒，当与其他颗粒的相互作用被关闭时，长时间进行正常扩散。然而，在生物学中，单粒子超扩散和胖尾位移统计也很普遍。表现出这种异常扩散动力学的相互作用系统的集体性质，我们称之为活性Lévy物质，不能被当前的活性流体理论所捕获。在这里，我们制定了一个流体动力学理论的活性Lévy物质的粗粒化的微观模型对齐极性活性粒子，执行超扩散类似于Lévy航班。应用线性稳定性分析的流体动力学方程在集体运动的发病，我们发现，在其传统的对应，有序无序过渡可以成为关键。然后，我们估计相应的临界指数的有限尺寸标度分析的数值模拟。我们的工作突出了活性物质中的新颖物理学，它集成了异常扩散运动和粒子间相互作用。
2020-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
