Scaled particle theory for a hard spherocylinder fluid in a disordered porous medium: Carnahan-Starling and Parsons-Lee corrections
本文应用标度粒子理论（SPT）近似，研究了多孔介质对硬球柱流体各向同性相变的影响。两种新的方法，以改善描述的情况下，小长度的spherocylinders。其中一种方法是SPT-CS-PL方法，引入Carnahan-Starling（CS）修正来改善对流体热力学性质的描述，引入Parsons-Lee（PL）修正来改善取向有序性。第二种方法，即所谓的SPT-PL方法，与PL理论在无序多孔介质中的各向异性流体的推广有关。相图是从单态分布函数的非线性积分方程的分岔分析和热力学平衡条件得到的。所得结果与计算机模拟数据进行了比较。这两种方式和两种方法大大提高了描述的情况下，spherocylinder流体与较小spherocylinder长度。我们没有发现任何显着差异的结果，这两个发达国家的方法。我们发现，分歧分析略有高估和数学分析低估了计算机模拟数据的预测。多孔介质使相图向流体密度较小的方向移动，但不会改变转变的类型。
2018-03-30 cond-mat.soft
Clustering effects on the diffusion of patchy colloids in disordered porous media
将Enskog理论推广到描述无序多孔介质中斑片状胶体流体的自扩散系数。该理论包括流体-流体和流体-基质对分布函数的接触值，其被修改以包括来自所谓的探针颗粒孔隙度$ϕ$的依赖性，以便正确地描述由基质捕获流体颗粒的效果。流体-流体和流体-矩阵对分布函数的修正接触值的建议表达式包括三项。也就是说，我们在以前的工作[Holovko M。F.、科瓦茨卡湾是的，康登斯物质物理学，2020，23，23605]，耗尽贡献与团簇-团簇和团簇-基质排斥以及团簇内部的分子内关联有关。结果表明，最后一项导致显着降低的自扩散系数在低流体密度。随着基质孔隙度的降低，这种影响变得越来越弱。对于中间流体密度，耗尽的贡献导致增加的自扩散系数相比，硬球流体。对于足够稠密的流体，由于硬球效应，自扩散系数强烈降低。团簇的大小和类型以及多孔介质的参数的影响进行了研究和详细讨论。
2021-10-09 cond-mat.soft
Dimerizing hard spherocylinders in porous media
本研究基于标度粒子理论与液体缔合理论，分析了无序多孔介质中非球形贴片粒子的热力学性质，揭示了缔合相互作用和空间约束对各向同性-向列相转变的影响。
2024-04-01 cond-mat.soft
Vapour-liquid phase behaviour of primitive models of ionic liquids confined in disordered porous media
本文提出一种结合标度粒子理论、Wertheim微扰理论和缔合平均球近似的理论方法，用于研究无序多孔介质中受限离子液体的气液相位行为，并分析了基质限制与阳离子非球形形状的影响。
2024-07-02 cond-mat.soft
Deformable hard particles particles confined in a disordered porous matrix
通过适当设计的蒙特卡罗模拟，我们研究了浸入多孔基质中的可移动、不可穿透但可变形的颗粒的性质，后者是通过球形颗粒的冻结配置实现的。通过Batista和Miller提出的模型[Phys. Rev. Lett. { \bf 105}，088305（2010）]流体颗粒可在其周围环境的冲击下改变（即，或者其它流体粒子或者基质）它们在旋转椭球类内的形状;这种形状变化与能量变化有关，该能量变化被馈送到蒙特卡罗模拟的变形“移动”中的适当定义的选择规则中。这个概念代表了一个简单而强大的模型，具有复杂的内部结构（如树枝状聚合物或聚合物）的现实，可变形的分子。为了评价系统的性能，我们使用了众所周知的淬火退火协议（其特征双平均处方），并分析了静态性能（径向分布函数和纵横比分布的椭球）和动态功能（特别是均方位移）方面的模拟数据。我们的数据提供的证据表明，流体颗粒的变形程度对系统的上述属性有明显的影响。
2021-08-23 cond-mat.soft
On the improvement of SPT2 approach in the theory of a hard sphere fluid in disordered porous media
SPT2方法是基于标度粒子理论，并开发用于描述无序多孔介质中硬球（HS）流体的热力学性质。使用这种方法，多孔介质被建模为淬火矩阵的硬球（HS）或重叠硬球（OHS）。浸入基质中的硬球流体可以在基质颗粒之间的空隙中移动。先前在SPT 2方法中提出了一些近似值。在这些近似中，SPT 2b1已被认为是最成功和准确的一个在大范围内的流体密度和不同的基质参数。然而，在高密度下，它可能缺乏准确性，因为它没有考虑到基质中HS流体的最大填充分数不是由基质的几何孔隙度$ϕ_{0}$和探针颗粒孔隙度$ϕ$限制的，而是由我们先前研究中引入的另一种类型的孔隙度$ϕ^{*}$限制的。孔隙率$ϕ^{*}$与基质的最大吸附容量有关，并且其低于$ϕ_{0}$且大于$ϕ$。这对于低孔隙率和高流体密度的基质中的流体是至关重要的，特别是在接近紧密堆积条件的区域中。因此，建议了考虑到这一特征的近似SPT 2b2和SPT 2b3，尽管它们仍然需要校正，因为它们的精度差。在本研究中，我们改进了这些近似的版本，命名为SPT 2b 2 $^*$和SPT 2b 3 $^*$。我们比较这些不同的近似与Monte Carlo巨正则系综的计算机模拟结果。我们测试的SPT2方法的一维和三维的情况下。我们发现，SPT 2b 3 $^*$提供了一个很好的描述的化学势的封闭流体，这是优于其他。
2017-10-03 cond-mat.soft
Multiple-relaxation-time lattice Boltzmann modeling of incompressible flows in porous media
基于Brinkman-Forchheimer扩展Darcy公式，提出了一个二维八速（D2 Q8）多重弛豫时间（MRT）格子Boltzmann（LB）模型，用于不可压缩多孔介质流动的代表性基本体积尺度.在该模型中，孔隙率被纳入到基于压力的平衡力矩，和多孔介质的线性和非线性拖曳力纳入模型中加入一个强迫项的MRT-LB方程在时刻空间。通过Chapman-Enskog分析，可以精确地恢复广义纳维-斯托克斯方程，而不需要人为的压缩误差。对几种典型的二维多孔介质流动进行了数值模拟，验证了本文提出的MRT-LB模型的有效性。数值结果与文献报道的解析解和/或其他数值解吻合良好。
2015-11-01 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Migration of Active Rings in Porous Media
受活性有机体的形状变形如何帮助它们通过无序多孔环境迁移的启发，我们模拟了二维随机多孔介质中的活性环状聚合物。柔性和不可伸展的活性环聚合物顺利地通过无序介质。相比之下，半柔性环进行短暂的捕获内的孔隙空间，捕获的程度与活动的增加呈负相关。我们发现，灵活的环膨胀，而不可扩展和半柔性环单调收缩时增加的活动。总之，我们的研究结果确定了活性环聚合物通过多孔介质的最佳迁移。
2022-08-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Two-dimensional systems with competing interactions: microphase formation under the effect of a disordered porous matrix
我们研究了无序多孔基质对二维体系中颗粒通过竞争相互作用形成团簇微相的影响。为此，我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟，并系统地改变了流体和基质的密度以及基质颗粒之间和基质与流体颗粒之间的相互作用。我们的研究结果提供的证据表明，矩阵上的流体颗粒的微相的形成有一个明显的效果：只要粒子之间的相互作用，以及与流体颗粒通过一个简单的硬球势，他们基本上减少了可用的空间，其中的流体颗粒形成一个簇微相。另一方面，如果我们在基质-基质和基质-流体相互作用中打开长程尾，则基质颗粒成为由流体颗粒形成的团簇的成核中心。
2012-02-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Topological origin of flow distributions in disordered porous media
Spanish National Research Council (IDAEA – CSIC)（西班牙国家研究委员会）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Universitat Politènica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）
基于孔隙网络模型，研究二维无序圆形障碍物多孔介质中的稳态斯托克斯流，揭示流速分布服从伽马分布，并通过几何参数可预测，优于忽略局部相关性的平均场模型。
2026-06-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Single particle tracking of polymer aggregates inside disordered porous media
本研究利用SPT可视化无序多孔介质中聚合物聚集体的扩散，结合扩散系数、MSS斜率和各向异性分析，揭示其以受限、各向异性表面扩散为主。
2024-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Mode-coupling theory for the slow collective dynamics of fluids adsorbed in disordered porous media
我们推导出一个模式耦合理论的慢动力学的流体限制在无序多孔介质中的球形粒子随机放置在空间中。它的方程显示了在这个理论框架中遇到的通常的非线性结构，除了对记忆核的线性贡献，它增加了通常的二次项。耦合系数涉及的结构量，这是特定的流体在随机环境中演变，并具有表达式是一致的，在相关的问题。两个简单的模型与纯硬核相互作用的数值解导致预测的各种玻璃化转变的情况下，这是连续或不连续的，包括高阶奇异性和玻璃-玻璃转变的可能性。回顾了两种最一般情况下动力学的主要特征，并通过详细的计算进行了说明。此外，再入现象预测在低流体高矩阵密度制度，并被解释为通过流体-流体碰撞竞争的固体基质的本地化效果的去相关机制的签名。
2007-02-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Network modelling of yield-stress fluid flow in randomly disordered porous media
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Hokkaido University（北海道大学）
本文提出一种二维无序多孔介质中Herschel-Bulkley流体的孔隙网络模型，考虑壁滑动效应，通过物理压力-流量关系模拟屈服和屈服后运输，验证模型能准确捕捉压力降和流动拓扑演变，揭示近屈服压力损失由孔隙统计决定。
2026-05-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Influence of disordered porous media in the anomalous properties of a simple water model
分析了受限于基质中的类水体系在几何尺寸增大时的热力学、动力学和结构行为。该液体由二维关联格子气模型模拟，该模型表现出密度和扩散异常，与液态水中存在的异常相似。矩阵是一个三角形格子，其中固定的障碍物对粒子的占据施加限制。我们发现，障碍缩短所有的线，包括相位共存，临界和反常线。一个非常密集的矩阵的包含不仅抑制异常，但也液-液临界点。
2015-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Getting out of a tight spot: Cooperative unclogging of hydrogel particles in disordered porous media
本研究通过事件驱动孔隙网络模型，发现无量纲挤压参数可预测水凝胶颗粒渗入深度，并揭示添加更多颗粒能协同疏通堵塞、促进更深渗透，建立微观力学与宏观输运的定量联系。
2025-05-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tagged-particle dynamics in a fluid adsorbed in a disordered porous solid: interplay between the diffusion-localization and liquid-glass transitions
导出了无序多孔介质中吸附的流体中的慢单粒子动力学的模式耦合理论，其补充了先前关于集体动力学的工作[V. Krakoviack，Phys.Rev.E75，031503（2007）]。它的方程，像以前的，反映了约束诱导的松弛现象和玻璃态动力学之间的相互作用，通过存在两个贡献的存储内核，这是线性和二次的密度关联函数的缓慢的一部分，分别。从两个简单的模型与纯硬核相互作用的数值解，它表明，两种不同的情况下的扩散-本地化过渡的结果，取决于约束的强度。对于弱约束，这种转变是不连续的，与理想的玻璃化转变相一致，就像在单组分体系统中一样，而对于强约束，它是连续的，并且在集体动力学变得非遍历之前发生。在后一种情况下，玻璃化转变表现为二次转变，它可以是连续的或不连续的，在已经被捕的单粒子动力学。在所有这些过渡附近发现的异常动力学的主要特点进行了审查和详细的计算说明。
2009-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Networks of triblock ellipses: from kagome order to disordered porous networks
Institute for Theoretical Physics, TU Wien（维也纳工业大学理论物理研究所）
本研究利用形状和相互作用各向异性稳定三嵌段椭圆粒子的多孔组装，发现kagome成核为一步路径，并引入粒子-补丁图与面行走算法表征孔隙网络，量化可调有序度。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Computer simulation of the phase diagram for a fluid confined in a fractal and disordered porous material
本文采用巨正则蒙特卡罗模拟方法研究了Lennard-Jones流体吸附在分形多孔气凝胶中的相图。凝胶环境是由非晶格扩散限制的簇-簇聚集过程产生的。模拟已经进行了多规范集成采样技术。通过直方图重加权计算得到了有偏采样函数。比较限制和散装系统的液体-蒸汽共存曲线，我们观察到的临界温度和密度的定性协议与实验和其他Monte Carlo研究局限于随机矩阵的球体的Lennard-Jones流体的减少。在这些数值研究的差异，我们没有观察到约束后的共存曲线与液-液相共存相关联的液体侧的峰。在我们的例子中，只有共存曲线的肩部出现在限制时。该肩部可与液相中的高密度波动相关联。在我们的系统中共存的汽相和液相表现出高度的空间无序性和不均匀性。
2004-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical instabilities of two-fluid interfaces in a porous medium: A three-dimensional video imaging study
多孔介质中的双流体界面是驱动无序系统的一个例子，通过具有孔隙尺度分辨率的实时三维成像技术研究了粘性较低的流体取代粘性较高的流体。随着流速的增加，界面从平坦转变为指状，然后转变为液滴，用于排水和吸液。结果比较和对比的随机性，物理（孔隙空间的几何形状）和化学（润湿性的流体），对动态不稳定性的影响，并确定的孔隙尺度的过程，管理它们的起源。
2011-03-22 cond-mat.soft
Optimal motility strategies for self-propelled agents to explore porous media
针对微型机器人在复杂多孔环境的通行需求，研究受生物启发的运动模式及带基础感知决策能力的策略在不同多孔介质中的探索效率，发现后者表现更优，可预测对应几何结构的最优运动策略。
2023-11-10 cond-mat.soft
Kolmogorov Dispersion for Turbulence in Porous Media: A Conjecture
我们将利用自避免行走（SAW）映射的涡线构象在湍流中得到的柯尔莫哥洛夫尺度依赖的能量色散从SAW统计，和知识的无序分形几何形状的SAW统计。这些将给我们Kolmogorov能量色散指数值的湍流在多孔介质中的聚合物的尺寸指数。我们认为，指数值将略小于5/3的多孔介质中的湍流。
2006-12-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inertial Effects on Fluid Flow through Disordered Media
通过对二维无序多孔介质中的纳维-斯托克斯方程的数值模拟，研究了偏离经典达西定律的原因。我们应用Forchheimer方程作为一个唯象模型，关联不同孔隙率和流动条件下的摩擦系数的变化。在足够高的雷诺数，当惯性成为相关的，我们观察到从线性到非线性的行为，这是典型的实验过渡。我们发现，这样的过渡可以理解和统计特征的动能在系统中的空间分布。
1999-11-08 cond-mat.soft
Observation of the Anomalously Slow (Power-Law) Relaxation of the System of Interacting Liquid Nanoclusters in the Disordered Confinement of a Random Porous Medium
研究了在过压下完全填充和随后去除过压后，Libersorb 23（L23）无序纳米多孔介质中水系统的时间演化。已经发现，在所研究的L23-水系统的弛豫中可以确定三个阶段。在第一阶段，在减压时间内，在去除过压时的一部分水迅速流出，即，随着压力的降低。已经表明，在低于分散转变温度$T < T_d = 284 K$的温度下，例如，$T = 277 K$，填充度$θ$从1下降到0.8，在10秒内，随着超压的变化。在弛豫的第二阶段，填充程度$θ$在时间$t \sim 10^5$ s内根据指数为$α < 0.1$的幂律$θ \sim t^{-α}$缓慢变化。这对应于在多孔介质中形成的非润湿液体的亚稳态的缓慢弛豫。在第三阶段，当$t > 10^5$ s时，所形成的亚稳态衰减，这表现为向具有较大指数的幂律依赖性$θ(t)$的转变。孔的挤出时间分布函数已经计算出随着填充度的时间依赖性，这定性地描述了观察到的异常缓慢的松弛和过渡到衰减阶段的交叉与幂律依赖性$θ(t)$具有较大的指数。结果表明，在$θ>{θ_c}$处受限非润湿液体亚稳态的弛豫和衰减是由于受限液体团簇局部构型的出现及其在充满孔的无限渗流团簇内部的相互作用。
2015-05-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Single-particle and collective slow dynamics of colloids in porous confinement
利用分子动力学模拟研究了无序多孔介质中硬球流体的慢动力学行为。不连续和连续玻璃化转变的存在，以及单粒子和集体动力学之间的复杂的相互作用，以及捕获最近扩展的模式耦合理论的多孔介质中的流体。通过引入流体和基质颗粒之间的尺寸差异以及相互作用中的柔软度，研究了模式耦合理论预测胶体相关模型的普遍性程度。
2009-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Selective trapping of bacteria in porous media by cell length
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究揭示了细胞长度与多孔结构相互作用对细菌运动的影响，并提出在多孔介质中分离耐药细菌的新方法。
2025-12-18 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Phase Behavior of the Patchy Colloids Confined in the Patchy Porous Media
本文提出功能化无序多孔介质模型，结合多种理论方法研究斑块粒子流体在受限条件下的相行为，发现键形成竞争导致具有三个临界点和两个液-气相共存区域的重入相行为，理论预测与模拟结果吻合良好。
2023-11-24 cond-mat.soft
Fluid flow in 3-dimensional porous systems shows power law scaling with Minkowski functionals
本研究探究三维多孔系统流体流动与Minkowski泛函的关联，发现渗透率与四个Minkowski泛函存在普适幂律标度关系，标度指数为0.428，与颗粒尺寸及分布无关。
2024-10-08 cond-mat.soft physics.comp-ph
Bacterial hopping and trapping in porous media
不同的过程-例如生物修复，生物施肥和微生物药物递送-依赖于无序的三维（3D）多孔介质中的细菌迁移。然而，由于典型的3D介质的不透明性，孔尺度限制如何改变细菌运动性是未知的。因此，移徙模型有限，而且往往采用临时假设。在这里，我们揭示了运行和翻滚运动的范例是显着改变多孔介质。通过直接观察单个大肠杆菌，我们发现细胞在孔隙空间中航行时会间歇性和短暂地被捕获，在长时间尺度上表现出扩散行为。陷阱之间的“跳跃”的捕获时间和长度分布广泛，让人想起在不同的其他无序系统的运输，然而，我们表明，这些数量可以一起预测的长时间细菌的翻译扩散。因此，我们的工作提供了一个修订后的图片细菌运动在复杂的媒体和收益预测细胞迁移的原则。
2019-05-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Structure induced vortices control anomalous dispersion in porous media
天然多孔系统，如土壤、膜和生物组织，包括无序结构，其特征在于连接到膨胀通道网络的死端孔。颗粒、溶质和微生物从这些特征的释放和分散对于广泛的环境和医学应用（包括土壤修复、药物递送和过滤）是关键的。然而，在这种无序系统中，微观结构和流动对颗粒和溶质分散的作用仅知之甚少，部分原因是这些微观系统的停滞和不透明性质。在这里，我们使用一个微流体模型系统，其特征在于由死端的孔结构，以确定颗粒是如何运输，保留和分散。我们观察到强大的拖尾的到达时间分布在出口处的介质，其特征在于幂律衰减的指数为2/3。使用数值模拟和分析模型，我们将这种行为链接到最初位于死端孔内的颗粒，并解释拖尾指数与死端孔内的旋涡内的流线的跳跃和滚动机制。这些动态被量化的随机模型，预测到达时间的全面演变。我们的研究结果表明，微观流动结构可以影响宏观粒子输运。
2021-12-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Locomotion of Active Polymerlike Worms in Porous Media
研究活性类聚合物蠕虫在多孔介质中的运动，发现无序障碍增强扩散而有序障碍困住蠕虫，且降低活性反而促进扩散，实现按活性被动分选。
2025-05-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Explicit spatial description of fluid inclusions in porous matrices in terms of an inhomogeneous integral equation
我们研究了Lennard-Jones粒子和具有竞争相互作用范围的粒子-短程吸引和长程排斥（SALR）-在二维受控孔隙玻璃中构建的无序多孔介质中的流体包裹体。借助一个完整的二维Ornstein-Zernike方法，辅以一个完整的Ornstein-Zernike积分方程，我们明确地获得了吸附在多孔基质中的流体的空间密度分布和一个很好的近似的平均流体矩阵的相关性。结果表明，吸附Lennard-Jones（LJ）和SALR系统之间的显着差异。在后一种情况下，颗粒倾向于聚集成簇，占据多孔结构中的口袋和海湾，而LJ流体均匀地润湿多孔壁。与分子动力学模拟的比较表明，二维Ornstein-Zernike方法与超网链封闭以及流体-流体相关性的合理近似，可以提供一个精确的图像的吸附流体的空间分布对于一个给定的配置的多孔材料。
2014-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Disordered interfaces in soft fluids with suspended colloids
双连续两相流体与intersparsed哑铃的计算机模拟表明，与刚性胶体，软哑铃不会导致逮捕粗化。然而，它们显着改变流体-流体界面的曲率动力学，其概率密度分布显示出（i）从初始的宽形分布向高度局部化的分布的普遍自发过渡和（ii）具有长程效应的超扩散动力学。这两个功能可能被证明是有用的设计新的家庭的软多孔材料。
2019-03-13 cond-mat.soft physics.comp-ph
Stress and stretching regulate dispersion in viscoelastic porous media flows
在这项工作中，我们研究的粘弹性不稳定性的作用，在机械分散的流体流动通过多孔介质在高Peclet数。使用微流控实验和数值模拟，我们表明，粘弹性不稳定性的流动通过一个六角形有序（交错）介质强烈增强横向的平均流动方向的分散与增加Weissenberg数（Wi）。相比之下，优先流动路径可以淬灭无序介质中的弹性不稳定性，这对运输有两个重要的后果：首先，缺乏混沌速度波动减少了相对于不稳定流动的横向分散。其次，随着Wi的增加，沿优先路径的流动的放大导致强相关的流向流动，增强了纵向分散。最后，我们说明了如何观察到的色散现象可以理解通过镜头的拉格朗日拉伸流形，作为平流传输障碍，并符合这些粘弹性多孔介质流的高应力区域。
2023-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Controlling capillary fingering using pore size gradients in disordered media
毛细指进是当非润湿流体从均匀无序多孔介质中置换润湿流体时可能发生的置换过程。在这里，我们研究这个过程是如何受到孔径梯度的影响。利用微流控实验和计算孔网络模型，我们表明，非润湿流体的位移行为敏感地依赖于方向和梯度的大小。流体驱替取决于孔隙尺寸梯度和孔隙尺度无序之间的竞争;事实上，足够大的梯度可以完全抑制毛细管指进。通过分析毛细力在孔隙尺度，我们确定了一个无量纲参数，描述了这些不同的流动行为的物理基础。因此，我们的研究结果扩展了对复杂多孔介质中流动的理解，并提出了一种通过引入孔径梯度来控制流动行为的新方法。
2019-07-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic arrest in model porous media -- intermediate scattering functions
异质介质构成了随机无序的环境，其中传输受到严重阻碍。利用广泛的分子动力学模拟，我们研究了Lorentz模型中示踪粒子在局域化跃迁附近的时空动力学行为。由于自相似空间结构的存在，输运变得异常和非高斯，并且预期动态标度行为。不同的时间和长度尺度的相互作用，揭示了中间散射函数，这是敏感的基础空间分形以及异常传输。我们比较我们的数值结果在过渡制度的模式耦合的方法，并发现，某些方面是令人惊讶的预测。
2012-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical pore radius and transport properties of disordered hard- and overlapping-sphere models
描述多孔介质孔隙空间的几何和拓扑结构的描述符与其输运性质密切相关。我们量化这样的描述符，包括孔径函数和临界孔半径$δ_c$，为四种不同的模型：最大限度地随机堵塞球包装，重叠的领域，平衡硬球，和量化器能量的固有结构。为了精确估计的渗流阈值，我们使用了严格的关系，球配置周围的空隙渗流加权键渗流相应的Voronoi网络。我们使用的纽曼-齐夫算法来确定渗流阈值使用的簇大小分布的普遍属性。通常，$δ_c$用作确定流体渗透率$k$的关键特征长度尺度。最近的一项研究[Torquato。高级瓦特资源。140，103565（2020）]提出了一种基于孔径二阶矩$\langleδ^2\rangle$的$k$的替代估计值。在这里，我们确认，对于所有的孔隙度和所有考虑的模型，$δ_c^2$是一个很好的近似成比例的$\langleδ^2\rangle$。然而，与$\langleδ^2\rangle$不同，基于$δ_c^2$的渗透率估计值不能预测我们模型的$k$的正确排名。因此，我们确认$\langleδ^2\rangle$是一个有前途的候选人方便和可靠的估计$k$多孔介质具有良好的连通孔隙空间。此外，我们比较了我们的模型的流体渗透率与不同程度的顺序，测量的$τ$顺序度量。我们发现，（有效地）超均匀模型往往有较低的值的$k$比他们的非超均匀同行。我们的研究结果可以促进多孔介质的设计与理想的传输性能，通过有针对…
2021-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bacterial diffusion in disordered media, by forgetting the media
Center for Computational Biology, Flatiron Institute（计算生物学中心，平顿研究所）
研究细菌在无序多孔介质中的扩散，通过抽象环境为具有无记忆转移的细胞状态，推导出有效扩散率并验证其与模拟一致，发现非单调扩散率及最优运行长度，通过重标度使理论与模拟坍缩。
2023-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.CB
Dynamic wettability alteration in immiscible two-phase flow in porous media: Effect on transport properties and critical slowing down
通过输送两种不混溶流体的无序孔隙网络模型模拟了由于在富油多孔介质中注入低盐度水或任何其它润湿性改变剂而引起的接触角的变化。我们引入了一个动态的润湿性改变机制，其中每个孔的时间依赖性的润湿性是由通过它的水的累积流量确定的。进行模拟，以达到不同的可能改变的润湿角（$θ$）的稳态。我们发现，偏离油湿条件重新动员卡住的集群，并增加了石油分流量。然而，在分数流的增加率强烈依赖于$θ$和$θ\to 90^\circ$，一个临界角，该系统显示临界减慢，其特征在于由两个动态临界指数。
2015-07-22 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Dispersion of run-and-tumble microswimmers through disordered media
本文通过解析推导和随机模拟，研究了奔跑-翻滚微型游泳体在含随机圆形障碍物的二维无序介质中的扩散行为，提出用通用无量纲阻碍函数描述扩散率下降与障碍物面积分数及佩克莱特数的关系。
2023-08-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Confinement and activity regulate bacterial motion in porous media
了解细菌如何在多孔介质中移动对于医疗保健，农业，环境修复和化学传感等应用至关重要。最近的研究表明，E.大肠杆菌在均匀介质中通过奔跑和翻滚动力学运动，当被限制在无序的多孔介质中时，它表现出一种新的运动形式：跳跃和捕获运动，其中细胞进行快速的定向跳跃，并被缓慢的无定向捕获的间隔所打断。在这里，我们使用直接可视化来阐明这些过程如何依赖于孔隙尺度限制和细胞活性。我们发现，跳跃是由孔隙尺度限制，是独立的细胞活动，相反，捕获是由孔隙尺度限制和细胞活动之间的竞争，如熵捕获模型预测。因此，这些结果有助于阐明调节多孔介质中细菌运动的因素，并有助于开发异质环境中运动的新模型。
2019-10-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Anomalous diffusion coefficient in disordered media from NMR relaxation
在过去的十年中，分数阶微积分在描述复杂介质中的反常扩散和弛豫过程中的应用为统计物理的发展提供了最令人印象深刻的推动力。特别是所谓的分数阶扩散方程，使人们能够捕捉到的主要特点，异常扩散。然而，这种成就的代价相当高-分数扩散系数变成介质特性的相关函数（例如，在多孔材料的情况下为孔半径）。从第一原理揭示这种依赖性是这一科学领域的主要问题之一。另一个问题仍然是从实验中提取这种依赖性。本文件处理后一个问题。我们的目的是提供详细的和教学推导的分数扩散系数与实验观测值的关系，从核磁共振（NMR）自旋晶格弛豫数据。所得结果使核磁共振弛豫法成为解决分数扩散系数实验测量问题的有力工具。比较了核磁共振弛豫法和脉冲梯度场核磁共振法研究反常扩散的优缺点。
2008-11-13 cond-mat.soft
Wettability stabilizes fluid invasion into porous media via nonlocal, cooperative pore filling
研究了润湿性对无序多孔介质中粘性流体非混溶驱替的影响。我们提出了一种新的孔隙尺度模型，捕捉润湿性和动态效应，包括时空非局部性与接口rereadjustment。我们的模拟结果表明，增加浸润流体的润湿性（接触角）促进合作孔隙填充，稳定的入侵，并且这种效果被抑制的流速增加，由于粘性不稳定性。我们使用尺度分析来推导出两个预测位移模式的无量纲数。通过阐明潜在的机制，我们解释了经典而有趣的实验观察。这些见解可用于改进水力压裂、CO $_{2}$地质封存和微流体等技术。
2015-09-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft nlin.PS
Stable and unstable capillary fingering in porous media with a gradient in grains size
我们提出了一个理论和实验研究的缓慢排水的多孔介质中的粒度梯度（因此，在典型的孔隙的喉道），在外部引力场。我们数学上表明，这种结构梯度和外力有一个类似的效果，得到的排水模式，当他们稳定的入侵锋。借助新引入的实验装置，基于透明多孔基质的3D打印，我们说明了这种等价性，并将其扩展到前沿不稳定的情况。我们还提出了一些相同的现象，这是符合我们的理论和实验结果的入侵渗流模拟。特别是，我们表明，稳定的排水前沿的宽度主要尺度与平均孔隙侵入阈值的空间梯度和局部分布的这个（无序）阈值。标度指数由逾渗理论得出，二维系统的标度指数为-0.57。总的来说，我们提出了一个统一的理论，最经典的双流体流动的放大。
2022-03-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.flu-dyn
Polymer extension at stagnation points governs flow thickening of polymer solutions in ordered porous media
Princeton University（普林斯顿大学）；Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
通过建立模型和实验验证，发现有序多孔介质中流动增稠主要由驻点处聚合物延伸控制，而非无序介质中的非稳态流动波动。
2026-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.CD
Using Nonlinear Response to Estimate the Strength of an Elastic Network
脆弱弹性元件的无序网络已经被提出作为大骨的内部多孔区域的模型[Gunaratne等人，cond-mat/0009221，http://xyz.lanl.gov]。它表明，这样的网络的静态和周期应变的响应比$Γ$可以用来估计其极限（或破坏）应力。由于老年人骨折是由于多孔骨的弱化，我们讨论了使用$Γ$作为骨质疏松症非侵入性诊断的可能性。
2001-02-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio
Vapour-liquid phase diagram for an ionic fluid in a random porous medium
本文研究了由不带电的硬球粒子构成的无规多孔基质中离子流体的汽液相行为。离子流体被建模为带相反电荷的等尺寸硬球的等摩尔二元混合物，即所谓的受限原始模型（RPM）。考虑到矩阵流体系统作为一个部分淬火模型，我们开发了一个理论方法，结合集体变量的方法与扩展的标度粒子理论（SPT）的硬球流体限制在无序硬球矩阵。该方法使我们能够制定微扰理论使用SPT的热力学描述的参考系。RPM在不同孔隙率的矩阵和不同的矩阵和流体颗粒的尺寸比的相图计算在随机相位近似，也当考虑到离子之间的高阶相关性的影响。这两种近似法都正确地再现了多孔介质对汽液相图的基本影响，即，随着孔隙度的减小，临界点向低流体密度和低温度方向移动，共存区变窄。对于固定的基体孔隙率，随着基体颗粒尺寸的增大，临界温度和临界密度均增大，并趋于体积RPM的临界值。
2016-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluid flow through packings of elastic shells
多孔材料中的流体输运通常在地质样品（土壤、沉积物等）中进行研究。或理想化的系统，但是流体流过由基本上应变的颗粒组成的压实颗粒材料仍然相对未被探索。作为填补这一空白的一步，我们研究了一个模型的液体输送包装的可变形的弹性壳，使用有限元和格子玻尔兹曼方法。我们发现，流体流动突然消失的材料的孔隙率下降到一个临界值以下，和流动障碍表现出逾渗过渡的功能。我们进一步表明，流体流动可以被捕获的一个简化的渗透率模型，其中复杂的多孔材料被替换为一组无序的毛细管，分布和形状的渗滤过渡。为此，我们用数值方法探讨了水力弯曲度$\rmτ_H$的发散和水力半径$\rm R_h$的减小，因为接近渗流阈值。我们解释我们的结果的尺度预测来自应用于随机填充的领域的渗流理论。
2019-01-13 cond-mat.soft
A stochastic approach to the filling dynamics of a porous medium: full/empty pores duality symmetry and the emergence of Darcy's law
提出了一种研究理想润湿流体渗透下开放拓扑多孔结构填充动力学的随机方法。从离散结构的无序空隙网络，只有最近的邻居链接，我们推导出“微观”（在孔隙尺度）的动力学方程的耦合孔隙的填充动力学和流体压力动力学。该模型产生了两个基本结果。第一个后果是达西定律的出现和预测的渗透率与空隙网络拓扑结构的依赖性。第二个是预测孔隙填充自由度的扩散动力学。这些方程表现出一种新型的对称性，表现为它们在满/空孔隙对偶变换下的不变性以及速度反转。非平凡的稳定的非平衡孔隙填充状态也得到，并发现遵循费米-狄拉克型定律。与费米子单独占据晶格位置的类比与相应的空穴-粒子对称性一起突出显示。
2020-01-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Diffusiophoretic dispersion of a colloidal blob in porous media
Yale University（耶鲁大学）
通过实验和模拟研究，发现扩散泳导致胶体团在有序/无序多孔介质中的纵向分散与直觉相反：吸引增强分散，排斥抑制分散，并揭示其机制为慢流线与快流线间的粒子交换。
2026-05-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Disorder-induced persistent random motion and trapping of microswimmers
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Institute of Numerical Mathematics and Optimization, Technische Universität Bergakademie Freiberg（弗莱贝格工业大学数值数学与优化研究所）；Faculty of Informatics/Mathematics, HTW Dresden（德累斯顿应用技术大学信息/数学学院）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；Cluster of Excellence, Physics of Life, TU Dresden（德累斯顿工业大学“生命物理学”卓越集群）
研究通过有限元模拟揭示了微游泳器在无序多孔介质中的运动特性，发现活动性、流体动力学和无序性耦合可产生有效扩散，强推者和拉者因捕获或动态捕获而局部化，且推者-拉者在捕获概率上存在不对称性。
2026-03-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamic arrest of colloids in porous environments: disentangling crowding and confinement
利用数值模拟，我们研究了胶体硬球流体吸附在无序硬球障碍物矩阵的缓慢动力学。我们分别计算了自由粒子和俘获粒子对单粒子动力学关联函数的贡献。该分离基于Delaunay镶嵌，以将流体颗粒中心可访问的空间划分为分离和断开的空隙。我们发现，捕获的颗粒到断开的空隙的矩阵是负责的外观的非零的长时间高原的单粒子中间散射功能的完整的流体。亚扩散指数$z$，从对数导数的均方位移，观察到被困粒子的运动基本上是不受影响的：接近渗流过渡，我们确定$z \simeq 0.5$的完整的流体和颗粒移动在膨胀的空隙。值得注意的是，相同的值的$z$被发现在单列扩散，也预测沿扩散定位线的模式耦合理论。我们还揭示了微妙的动态异质性的影响，在自由和被困的流体颗粒的组成部分，并讨论了微观机制，有助于这种现象。
2011-06-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Disordered Hyperuniform Heterogeneous Materials
无序超均匀多体系统是介于晶体和液体之间的可区分的物质状态：它们像完美晶体一样抑制大尺度密度波动，但又像液体或玻璃一样统计各向同性，没有布拉格峰。这些系统在许多基础和应用问题中发挥着至关重要的作用：玻璃形成、堵塞、刚性、光子和电子能带结构、波和激发的局部化、自组织、流体动力学、量子系统和纯数学。系统.在这里，我们得到了新的严格的标准，无序超均匀两相异质材料必须遵守和探索他们的后果。两相非均质介质是普遍存在的，实例包括复合材料和多孔介质、生物介质、泡沫、聚合物共混物、颗粒介质、多孔固体和胶体。我们严格地建立了球填充是“多超均匀”的要求。“我们为自协方差函数及其相关的两相介质谱密度应用可实现性条件，然后将超均匀性作为约束条件，以导出新的条件。我们表明，一些功能形式可以立即从考虑中消除，并确定其他形式是允许的。具体的例子和反例进行了说明。接触是众所周知的微观结构模型以及不规则的相分离和图灵型图案。我们还确定了一个家庭的谱密度，可实现的无序超均匀两相介质在任何空间维度，并提出明确的建设。这些研究提供了深入了解无序超均匀性的性质在异质材料的背景下，并对设计这种新型的非晶材料的影响。
2016-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The model of randomly distributed polydisperse overlapping spheres
随机分布的不同半径的重叠球的模型来描述一个非均匀的多孔介质。计算了介质空间中不同半径孔隙相对位置的双粒子关联函数，并进行了详细的分析。该模型允许表征无序多孔介质的最近邻居的数量，所有的口连接孔隙与相邻孔隙的面积。这些参数除了取决于比表面积、孔隙率、逾渗阈值和孔径分布函数外，还取决于孔径和孔隙率。
2013-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Imbibition dynamics under dissolution-driven fluid thickening
Centro de Física Teórica e Computacional, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院理论与计算物理中心）；Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University（乌得勒支大学德拜纳米科学研究所）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）；Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院物理系）
该研究针对溶解驱动流体增稠建立了定量描述，推导广义Washburn定律，通过数值模拟验证其预测，分析扩散较慢及无序多孔介质的情况，扩展经典Washburn描述并提供流体摄取的定量基础。
2026-10-12 cond-mat.soft
