由热噪声引起的滴滴的布朗运动
Haodong Zhang1,2, Fei Wang1,2, Lorenz Ratke3
1Institute of Applied Materials-Microstructure Modelling and Simulation, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Strasse am Forum 7, 76131 Karlsruhe, Germany.
我们使用新型模型研究了微观水滴中的布朗运动. 结果揭示了滴滴运动过渡和一种新的噪声诱导的凝聚机制.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 物理化学 物理化学
- 流体动力学 流体动力学
背景情况:
- 布朗运动 (BM) 描述了微观粒子的随机运动.
- 了解滴滴中的BM对于自然科学应用至关重要.
- 分子间扩散和表面张力在微小尺度上是显著的.
研究的目的:
- 在由热组成噪声驱动的微观滴中研究布朗运动.
- 开发和验证滴滴动态的新计算模型.
- 探索由扩散,马兰戈尼效应和粘摩擦引起的不平衡现象.
主要方法:
- 开发了两个随机多相场模型:艾伦-卡恩-纳维尔-斯托克斯和卡恩-希利亚德-纳维尔-斯托克斯.
- 将这些模型与完整的纳维埃-斯托克斯方程相结合,以进行全面的模拟.
- 验证了对毛细血管波理论的模型,并恢复了爱因斯坦的关系.
主要成果:
- 在热力学平衡下恢复了布朗系数的爱因斯坦关系 (D*~kBT/r).
- 观察到从布朗运动到弹道运动的过渡,随着马兰戈尼效应的增加.
- 识别了噪声诱导的不均速度场,触发了决定性的滴滴运动和新的凝聚.
结论:
- 开发的模型准确地模拟了微观水滴中的布朗运动和相关现象.
- 马兰戈尼效应可以改变除了传统的布朗行为之外的滴滴运动动态.
- 热噪声可以诱导确定性滴滴运动和新的凝聚机制,扩大我们对微观流体动力学的理解.
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