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
Hydrodynamic equations and near critical large deviations of active lattice gases
University of Bristol（布里斯托大学）
本研究采用路径积分方法推导三种活性晶格气体的流体动力学方程与大偏差函数，通过近临界弱非线性分析揭示其临界行为与平衡相分离的关联及非平衡修正。
2024-12-16 cond-mat.stat-mech
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
Hard rod gas with long-range interactions: Exact predictions for hydrodynamic properties of continuum systems from discrete models
一维硬棒气体被明确地构造为离散系统的极限：包含任意长度粒子的排斥过程。这些连续多体系统一般不表现出相同的流体动力学特性作为基础的离散模型。考虑作为例子的硬棒气体与额外的长程相互作用和广义不对称排斥过程的扩展粒子（$\ell$ -ASEP），它示出了如何连续和离散系统之间的对应关系必须建立起来。这开辟了一个新的可能性，准确地预测欧拉标度下的连续系统的流体动力学行为，通过解决其离散对应的分析或数值工具。作为一个例子，完全不对称排斥过程（$\ell$ -TASEP）的模拟进行了比较，模型的解析解，并适用于相应的硬棒气体。短程相互作用的情况单独处理。
2004-09-23 cond-mat.stat-mech
Dynamical patterns and nonreciprocal effective interactions in an active-passive mixture through exact hydrodynamic analysis
本文针对非平衡物理系统动力学模式形成的理论挑战，提出可精确分析的活性-被动粒子混合模型，推导其流体动力学方程揭示非互易耦合，研究得出新颖相图与动力学稳态特性，其数学可处理性带来超越数值模拟的精确结论。
2025-08-23 cond-mat.stat-mech
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
Shock propagation in the hard sphere gas in two dimensions: comparison between simulations and hydrodynamics
通过大尺度事件驱动的分子动力学模拟，研究了初始处于静止状态的二维硬球气体在不同时刻的压力场、密度场、温度场和流速场的径向分布.在很大程度上，这些分布的增长是尺度不变的。的问题，从连续性方程的质量，动量和能量的三个守恒量-获得的流体动力学描述是相同的，用于描述通过静止的介质传播的冲击波的流体动力学制度，在激烈的爆炸，气体动力学的经典问题。早期的工作表明，模拟结果与二维流体动力学的预测相匹配，但在三维中并不匹配。为了解决这一矛盾，我们在二维进行大规模模拟，并表明，在三维，流体动力学不能很好地描述模拟数据。为了解释这种差异，我们在模拟中检查了流体动力学方法的不同假设，如局部平衡，状态方程的存在，忽略热传导和粘度。
2019-07-08 cond-mat.stat-mech
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
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
Derivation of fluctuating hydrodynamics and crossover from diffusive to anomalous transport in a hard-particle gas
最近发展起来的非线性波动流体力学理论在描述异常能量输运的各种特征方面相当成功。然而，在这个理论中存在的扩散和噪声项不是来自微观描述，而是添加现象。在这里，我们推导出这些流体动力学方程的扩散和噪声项的显式计算在一个一维模型。我们发现，在这个模型中的能量流的规模与系统大小$L$为$\sim L^{-2/3}$的领先顺序与顺序$\sim L^{-1}$的扩散校正。从扩散到异常输运的交叉长度$\ell_{c}$用微观参数表示。我们的理论预测得到了数值验证。
2018-09-14 cond-mat.stat-mech
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
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
Microscopic and hydrodynamic correlation in 1d hard rod gas
International Centre for Theoretical Sciences, TIFR（国际理论科学中心，印度泰戈尔研究院）
通过精确微观计算和弹道宏观涨落理论，研究一维硬杆气体的质量密度关联，建立微观-宏观对应并验证流体动力学理论假设。
2026-06-07 cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of thermal active matter
本文利用Schwinger-Keldysh有效场论建立热活性物质的流体动力学框架，揭示活性贡献源于时间平移对称性破缺，并推导了活性超流体和向列相的有效作用量与输运系数。
2025-11-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Active Brownian filaments with hydrodynamic interactions: conformations and dynamics
通过布朗动力学模拟和分析理论，研究了存在流体动力学相互作用的活性自推进纤维/聚合物的构象和动力学性质。在数值上，一个离散的线性链组成的活性布朗粒子，被认为是一个连续的线性半柔性聚合物的主动速度变化扩散。的力自由的活性单体的性质占-没有Stokeslet流体流动引起的主动力-和高阶流体动力学多极矩被忽略。活性过程的非平衡特性意味着通过聚合物弛豫时间对HI的稳态性质的依赖性。特别地，在中等活性下，HI导致柔性和半柔性聚合物的显著收缩，其程度远远超过可比较的自由排水聚合物的收缩;甚至柔性HI聚合物收缩，而活性自由排水聚合物单调溶胀。大的活动意味着再溶胀，然而，在较小的程度上比非HI聚合物，由于流体动力学相互作用的聚合物弛豫时间较短所造成的。聚合物均方位移增强，并出现活性决定的弹道制度。在很宽的时间尺度上，灵活的活性聚合物表现出流体动力学治理subdiffusive制度，与指数显着小于劳斯和Zimm模型的被动聚合物。与模拟相比，近似解析方法预测的流体动力学效应较弱。
2020-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Maxwell and very hard particle models for probabilistic ballistic annihilation: hydrodynamic description
概率弹道湮灭的流体动力学描述，没有守恒定律，是一个复杂的硬球动力学问题，没有精确的解决方案。因此，我们专注于简化的方法，麦克斯韦和非常硬的粒子（VHP）模型，这使我们能够计算分析的上限和下限的几个数量。其目的是测试的可能性，描述这样一个远离平衡动力学与简化的动力学模型。的动机也反过来评估的相关性的一些奇异功能出现在原始模型和调用的近似研究it. The标度指数首先得到的（简化）Boltzmann方程，并面临着对蒙特卡罗模拟（DSMC技术）。然后，Chapman-Enskog方法被用来获得本构关系和传输系数。对于Maxwell模型和VHP模型，导出了相应的流体力学场的纳维-斯托克斯方程。最后，我们进行了线性稳定性分析周围的均匀的解决方案，这说明了耗散的空间不均匀性的可能发展的重要性。
2005-03-04 cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic properties of the perfect hard-sphere crystal: Microscopic computations with Helfand moments
该研究利用 Helfand 矩和分子动力学模拟，计算面心立方完美硬球晶体在不同粒子密度下的平衡、弹性、热导与黏性流体力学性质，并揭示其在密堆积密度附近的发散行为。
2023-11-01 cond-mat.stat-mech
Self-generated gradients stabilize the hydrodynamic instabilities in active suspensions
在极地游泳者的主动悬浮液中出现的有序相处于长波流体动力学介导的不稳定性下。在这封信中，我们表明，溶解在水悬浮液中的化学分子，作为大多数湿活性系统的不可避免的一部分，可以介导长程相互作用，随后稳定有序相。活悬浮液中的化学引诱剂和在合成Janus悬浮液中产生泳动力的溶解分子使人联想到这样的分子。游泳者之间通过个体游泳者产生的这种化学物质的梯度进行的交流是这种稳定机制的基础。为了对这种主动系统的稳定状态进行分类，我们研究了两类具有动量守恒和非守恒动力学的系统的详细相图。我们的线性稳定性分析显示了稳定机制如何适用于具有不同动力学特性的游泳运动员，例如，推动器或拉动器，并且具有各种静态特性，例如，球形、扁球形或长球形几何形状。
2018-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Squeezed in three dimensions, moving in two: Hydrodynamic theory of 3D incompressible easy-plane polar active fluids
我们研究了三维（3D）不可压缩集合的自推进实体与非零平均速度状态下的动量汇接触的流体动力学行为，以下称为3D易平面不可压缩极性活性流体。我们表明，该系统的流体动力学模型属于同一普适类的平衡系统，即一个特殊的三维各向异性磁铁。后者可以进一步映射到另一个平衡系统上，即滑动柱相中的DNA-脂质混合物。通过这些联系，我们找到了三维易平面不可压缩极性活性流体阻尼系数的发散重整化，并得到了它们的等时速度关联函数。
2018-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Unifying hydrodynamic theory for motility-regulated active matter: from single particles to interacting polymers
University of Geneva（日内瓦大学）
研究如何微观运动性影响集体行为，提出统一的流体力学理论，揭示了由群体感应调控的活性聚合物中新的运动性诱导相分离形式，即反MIPS。
2026-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Conserved densities of hard rods: microscopic to hydrodynamic solutions
本文利用微观方法研究一维硬棒系统的守恒密度演化，发现其微观解不仅能在热力学极限下还原为广义流体力学的 Euler 解，还能捕捉 Navier-Stokes 项效应，并通过数值模拟验证了该特性。
2024-12-20 cond-mat.stat-mech
Patterns of synchronization in the hydrodynamic coupling of active colloids
本文用分段线性模型描述了一个由谐波势驱动的、所有粒子之间具有流体动力学耦合的、围绕正多边形顶点振荡的活性胶体粒子系统，该系统具有多种同步模式。得到了这类动力系统的解析解。仅取决于粒子的数量，同步发生在最近的邻居同相或反相振荡或锁相（时移）轨道的状态中。
2011-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Hydrodynamic theory of wetting by active particles
Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge（剑桥大学尤素福·哈米德化学系）
通过活性晶格气体模型，在流体动力学极限下精确表征活性粒子在屏障上的积累，发现其与平衡润湿的临界转变相似，但存在自发棘轮效应等非平衡特征。
2026-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality for Moving Stripes: A Hydrodynamic Theory of Polar Active Smectics
我们提出了一个流体动力学理论的极性活性smectics，系统和不具有数量守恒。对于后者，我们发现准长程近晶序在d=2和长程近晶序在d=3。在d=2时，随着噪声强度的增加，存在从近晶相到有序流体相的Kosterlitz-less-type相变。对于数量守恒的情况下，我们发现，巨大的数量波动极大地抑制了近晶秩序;近晶秩序是长程的d=3;和非线性效应变得重要的d=2。
2013-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Fluctuating kinetic theory and fluctuating hydrodynamics of aligning active particles: the dilute limit
动力学和流体力学理论被广泛用于描述活性物质系统的集体行为。在波动水平上，这些已经从每个粒子与许多其他粒子弱相互作用的极限中的显式粗粒化过程中获得，使得施加在每个粒子上的总力和力矩在任何时候都是有序的。然而，这样的限制是不相关的稀释系统，主要是通过调整相互作用;在那里，碰撞是罕见的，使自推进方向突然改变。我们推导出一个波动的动力学理论，和相应的波动的流体力学，在稀系统的限制对齐自推进粒子。我们发现，在动力学水平上的波动不是高斯的，并依赖于粒子之间的相互作用，但只有他们的高斯部分生存在流体动力学极限。在方差与波动的流体力学弱相互作用粒子，我们发现，在流体力学水平上的噪声方差取决于粒子之间的相互作用规则，并与密度的平方成正比，反映了二元性质的对齐过程。本文的结果是针对具有极性排列的极性自推进粒子导出的，可以直接推广到具有极性排列的极性粒子或完全极性排列的系统。
2022-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating hydrodynamics of active particles interacting via taxis and quorum sensing: static and dynamics
该研究推导并验证了通过趋性与群体感应作用的活性粒子的涨落流体动力学理论，证实其可准确预测多类活性粒子体系的大尺度静动态特性，揭示了相关相分离行为的宏观普适性与微观起源判定的局限性。
2025-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Acceleration of enzymatic catalysis by active hydrodynamic fluctuations
细胞环境中充满了生化纳米机器，其活动是相关的非热波动的强烈来源，称为主动噪声。这个回路的基本元素是酶，催化剂，加速代谢反应的速度，从而使生命成为可能。在这里，我们研究了细胞或体外的主动噪音通过加速或减速反应过程中能垒的穿越速率来影响酶催化速率的可能性。考虑到生物化学活动引起的流体动力学扰动作为有源噪声的来源，我们使用分析和数值方法相结合，评估其对酶循环的影响。我们的估计表明，活性噪声频谱的快速组成部分提高酶的速率，而反应几乎不受慢噪声频谱。在主动流体动力学波动的影响下，重新审视屏障穿越的物理学表明，酶等大分子的生物化学活性与主动噪声相耦合。因此，我们认为酶催化是一个集体的多体过程，其中酶可能通过远程流体动力学相互作用影响彼此的活性，对生命和人工系统中的生化网络具有潜在影响。
2022-03-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Exact hydrodynamics and onset of phase separation for an active exclusion process
本文针对具有排斥效应的活性物质晶格模型，精确推导其流体力学极限，得到粒子取向密度的积分-微分方程，并通过线性稳定性分析与数值模拟研究运动诱导相分离的起始条件。
2023-10-30 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Hydrodynamic description of proliferating active matter
Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC), CSIC-UIB（复杂系统与交叉物理研究所 (IFISC)，西班牙科学理事会-巴利阿里群岛大学）
该研究从微观随机模型出发构建增殖活性物质的连续介质理论，以主动布朗虫模型为例验证，揭示了活性与种群动力学相互作用驱动集体运动的机制。
2026-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical density functional theory for "dry" and "wet" active matter
在过去的50年里，平衡态密度泛函理论（DFT）已经被证明是一个强大的，通用的和预测的经典粒子的静力学和结构的方法。该理论可以推广到完全过阻尼布朗胶体粒子的非平衡动力学，进而发展为所谓的动力学密度泛函理论（DDFT）。DDFT的成功使其成为活性物质的第一性原理描述的一个有希望的候选者。在本讲座中，我们将首先概括经典的DDFT被动胶体颗粒通常由Smoluchowski方程描述。从Smoluchowski方程的DDFT的基本推导后，我们讨论了定向自由度和被动粒子的流体动力学相互作用的效果。这为我们将DDFT推广到活性物质提供了一个理想的位置。特别是，我们区分"干活性物质"，这是由自推进的颗粒，不包含周围溶剂的流体动力学流动效应和"湿活性物质"，其中所产生的流体动力学流场的microswimmer考虑。对于后者，DDFT是一种工具，它统一了热波动，直接粒子相互作用，外部驱动场和流体动力学效应所产生的内部自推进区分"推"和"拉"。一些最近的应用程序进行了讨论，包括短暂的集群的自推进杆和自发形成的流体动力泵在封闭的microswimmer。
2021-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Data-driven discovery of active nematic hydrodynamics
二维主动向列相通常使用唯象连续介质理论来建模，该理论通过偏微分方程（PDE）来描述指向矢和流体速度的动力学。虽然这些模型提供了一个统计上准确的描述的实验，在偏微分方程及其参数的相关条款的识别通常是间接的。在这里，我们适应了最近开发的方法，自动识别最佳连续模型，直接从时空导演和速度数据，通过稀疏拟合的粗粒度字段到通用低阶偏微分方程的主动向列型。我们测试的方法广泛的计算模型，然后将其应用到数据从实验中的微管为基础的活性向列相。因此，我们确定了基于微管的活性向列相的最佳模型，以及相关的唯象参数。我们发现，方向场的动力学在很大程度上取决于其耦合到底层流，自由能梯度起着微不足道的作用。此外，通过拟合的流动方程的实验数据，我们估计一个关键参数量化的“活动”的双金属。
2022-02-25 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
Exact fluctuating hydrodynamics of active lattice gases -- Typical fluctuations
我们扩展了最近的结果显示的运动诱导相分离的扩散活性粒子系统的精确流体动力学的动态场的典型波动。通过精确计算均相体系中的关联函数，我们发现体系中存在两个宏观尺度。第一个与粒子的扩散长度有关，另一个与粒子的集体行为有关。当接近临界点时，后者会出现分歧。我们的结果表明，在一维模型的临界行为属于一个平均场伊辛模型的普适类，无论是静态和动态的性质，当以指定的方式采取的热力学极限。的结果进行了比较的ABC模型所表现出的关键行为。特别是，我们发现，在ABC模型的密度大偏差函数，在其高斯近似，不包含代数衰减的相互作用，但有限的，宏观的，这是由发散的相关长度的程度。
2021-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pattern formation in flocking models: A hydrodynamic description
我们详细研究了描述极性活性物质向集体运动过渡的流体动力学理论，以Vicsek和活性伊辛模型为例。使用一个简单的唯象理论，我们证明了存在一个无限的传播的解决方案，描述相和微相分离，我们充分的特点。我们还表明，同样的结果持有具体的流体动力学方程在文献中推导出的主动伊辛模型和简化版本的Vicsek模型。然后，我们数值研究这些解决方案的线性稳定性。我们表明，稳定的只占其中的一小部分，但包括所有现有的类型。我们进一步认为，在实践中，粗化机制导致相分离的解决方案。最后，我们构建的流体动力学方程的相图提出定性描述Vicsek和积极的伊辛模型和连接我们的结果相应的微观模型的现象。
2015-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hydrodynamics of self-propelled hard rods
出于最近的模拟和实验上的滑翔细菌聚集，我们研究了一个模型的集体动力学的自推进硬棒在基板上的两个维度。杆具有有限的尺寸，通过排除体积相互作用，并且它们的动力学通过与衬底的相互作用而过阻尼。从含非热噪声源的微观模型出发，导出了系统的连续描述。流体动力学方程，然后用来表征可能的稳定状态的系统和它们的稳定性作为一个功能的颗粒包装分数和自推进速度。
2007-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics without Boost-Invariance from Kinetic Theory: From Perfect Fluids to Active Flocks
本文基于无boost不变性的动理学理论推导理想流体方程，恢复活性群集流体动力学，并通过动理学状态方程与粗粒化解释输运系数及扩散项。
2025-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Active Particles in Explicit Solvent: Dynamics of clustering for alignment interaction
我们研究了系统中的集群动力学包含活性粒子，沉浸在一个明确的溶剂。为此，我们采用了混合模拟方法，包括分子动力学和多粒子碰撞动力学。在我们的模型中，一个活性粒子与另一个活性粒子或溶剂粒子的避免碰撞的被动相互作用已经通过Lennard-Jones势的变体得到了处理。活性颗粒之间的动态相互作用已被纳入通过Vicsek式的自推进，促进集群。我们量化的活动和重要性的流体动力学的动态集群通过相关系统参数的变化的影响。我们的工作与低整体密度的活性粒子。为此，形态由不连续的集群，颗粒扩散，扩散聚结和弹道聚集之间的增长切换的机制，取决于存在或不存在的活性和流体动力学相互作用。相应的增长规律已被量化，并在适当的理论图片的背景下进行了讨论。我们的研究结果表明，多粒子碰撞动力学是一种有效的方法，即使在活性物质系统的流体动力学现象的调查。
2020-12-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chiral active matter: microscopic `torque dipoles' have more than one hydrodynamic description
许多生物系统，如细菌悬浮液和肌动球蛋白网络，形成极性液晶。这些系统是“活跃的”或远离平衡，由于溶剂的组成颗粒的局部强制。在许多情况下，活动的来源是手征性的;由于强迫是内部产生的，因此局部存在某种“扭矩偶极子”。但是，在描述系统的流体动力学方程中如何对“扭矩偶极子”进行编码并不明显：不同的作者在这个问题上得出了相互矛盾的结论。在这项工作中，我们解决的悖论提出了一个仔细的推导，从线性不可逆热力学，一般的运动方程的单组分手性活性流体的自旋自由度。我们发现，有没有独特的流体动力学描述这样的流体中存在的扭矩偶极子的一个给定的强度。相反，至少出现了三种不同的流体动力学描述，这取决于我们是否将每个扭矩偶极子分解为两个点扭矩，两个力对，或者一个点扭矩和一个力对-其中点扭矩产生手性物体的内角动量（自旋），而力对赋予有助于流体速度的质心运动。通过考虑一个一般的扩展的Onsager系数，我们还得到了一个新的剪切伸长参数和交叉耦合粘度，这可能会导致不可预测的现象，即使在被动极性液晶。最后，消除角变量给出了一个有效的极地流体动力学与重整化的主动应力，粘度和动力学系数。值得注意的是，这可以包括手性活性对极性序参量的运动方程的直接贡献，其甚至在流体速度设置为零的“干”活性系统中仍然存在。
2019-07-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stochastic Hard-Sphere Dynamics for Hydrodynamics of Non-Ideal Fluids
提出了一种新的随机流体模型，该模型具有与可压缩性一致的非理想结构因子和可调的输运系数。这种随机硬球动力学（SHSD）算法是直接模拟蒙特卡罗（DSMC）算法的修改，并具有几个计算优势，事件驱动的硬球分子动力学。令人惊讶的是，SHSD的结果在状态方程和对关联函数相同的确定性哈密顿系统的可穿透球与线性芯对势相互作用。以悬浮在可压缩溶剂中的纳米颗粒的布朗运动为例，验证了SHSD流体的波动流体动力学行为。
2008-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic theory of two-dimensional incompressible polar active fluids with quenched and annealed disorder
我们研究了二维（2D）不可压缩极性活性流体在淬火和退火无序的存在下的运动相。我们表明，长程极序持续存在，即使在这个充满缺陷的二维系统。我们用三种不同的动力学重整化群方案得到了大距离、长时间的速度涨落标度律。这些是一个不受控制的一个循环计算在两个维度，和两个$d=(d_c-ε)$ -扩展到$O(ε)$，通过两个不同的分析延续我们的2D模型获得更高的空间维度：一个"硬”延续$d_c={7\over 3}$，和一个"软”延续$d_c={5\over 2}$。令人惊讶的是，淬火和退火部分的速度关联函数具有相同的各向异性指数和弛豫和传播部分的色散关系具有相同的动态指数在非线性理论中，即使它们是不同的线性化理论。这是由于反常的流体动力学。此外，所有三个重整化方案产生非常相似的普适指数值，因此，我们期望我们预测的数值是高度准确的。
2022-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent hydrodynamics of chiral active fluids: vortices, bubbles and odd diffusion
School of Sciences and Technology, University of Camerino（卡梅里诺大学科学与技术学院）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）；Paris-Saclay University, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，固体物理实验室）
本文提出了一种描述自旋活性流体水动力学的理论框架，揭示了奇数扩散、边缘电流和非均匀相等现象的机制。
2026-01-27 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
Diffusive hydrodynamics of hard rods from microscopics
King’s College London（伦敦国王学院）；CY Cergy Paris Universite（塞吉-蓬图瓦兹大学）
该研究通过微力学方法推导了刚性杆的扩散流体动力学方程，揭示了弹道动力学产生长程相关性的机制，并修正了纳维-斯托克斯方程的预测。
2025-04-03 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Active Lévy Matter: Anomalous Diffusion, Hydrodynamics and Linear Stability
异常扩散，表现为非线性时间演化的位置均方位移，和/或非高斯特征的位置统计，是普遍存在于生物运输过程。同样地，集体行为也经常被观察到自发地出现在生物系统中运动单位之间的相互作用中。在最近对鸟群、鱼群和细菌群进行的实验中发现了可以同时观察到这些现象的例子。这些结果提出了一个有趣的问题，这不能解决现有的理论活性物质：如何是这些系统的集体运动的影响，由异常扩散的组成单位？在这里，我们回答了这个问题的微观模型的活性Lévy物质-一个收集的活性粒子，执行超扩散类似于Lévy飞行和相互作用，促进极性对齐的方向。详细推导了该模型的流体动力学运动方程，从这些方程中得到了无序或有序状态的判据，并在集体运动开始时对这些状态进行了线性稳定性分析。我们的分析表明，无序有序相变在活性Lévy物质是关键的，在普通的活性流体的相变，而不是，一阶。相应地，我们估计的临界指数的过渡有限尺寸标度分析，并使用这些数值估计，我们的研究结果与已知的普适性类。这些结果突出了新的物理所表现出的活性物质集成异常扩散单粒子运动和粒子间的相互作用。
2020-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Hard Rod Hydrodynamics and the Levy Chentsov Field
我们研究的硬杆模型提出的Boldrighini，Dobrushin和Soukhov的流体动力学描述的位移的每个准粒子相对于相应的理想气体粒子作为一个高度差在相关领域。从位置-速度-长度空间$\mathbb{R}^3$中的一类非齐次Poisson过程出发，证明了准粒子位置和长度场的大数定律，以及准粒子涨落对LevyChentsov场的联合收敛性.我们允许可变杆长，包括负长度。
2022-11-20 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Hydrodynamic Equations for Flocking Models without Velocity Alignment
集体运动模式的自发出现通常与调节运动个体之间相互作用的速度调整机制的存在相关联。尽管有这种普遍的观点，但最近已经表明，在没有速度对齐的情况下，以及由于视锥内作用的短程、基于位置的吸引力，可以出现几种群集行为。在这里，我们推导出相应的流体动力学方程的微观位置为基础的植绒模型，回顾和扩展以前报道的结果。特别是，我们表明，可以观察到三个不同的宏观集体行为：i）粗化的聚集体没有取向顺序，ii）出现静态的，细长的带状，和iii）形成移动的，局部极性结构，我们称之为蠕虫。推导出的流体动力学方程表明，通过基于位置的相互作用的活性粒子相互作用属于一个不同的类的活性系统从根本上不同于其他活性系统，包括速度对齐的植绒系统。
2019-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Response-Selected Hidden Hyperuniformity in Hydrodynamic Active Matter
Princeton University（普林斯顿大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
研究流体动力活性物质中超均匀性，引入响应选择超均匀性概念，通过可逆一价流体中局部中性团簇等机制，探讨长波有序及横向力谱特性，揭示微观交换与超均匀流动秩序关系及未屏蔽矩对安静流动状态维持的影响。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Renormalised hydrodynamics in polar chiral active matter: Spectral scaling and disorder-driven vortex clustering in phase-coupled, motile oscillators
University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；The European Space Agency Centre for Earth Observation（欧洲空间局地球观测中心）
研究极性手性活性物质的流体动力学极限，揭示相耦合运动振子中的谱标度与涡旋聚类现象，通过重整化流体元操作分离宏观传输动力学，发现高活动性条件下存在拓扑热泵效应，导致宏观涡旋聚类。
2026-07-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
