胶体悬浮液的主动微流变学：模拟与微观结构理论

将加速 Stokesian 动力学 (ASD) 模拟与一种微观结构理论应用于研究主动微流变 (MR) 中硬球布朗悬浮液的结构与黏度。我们考虑从近平衡到远平衡条件的中等到稠密悬浮液。该理论显式考虑了主动 MR 中的多体流体动力学相互作用 (HIs)，并与 ASD 进行比较。考虑了以恒力 (CF) 和恒速 (CV) 移动探针的两种条件。使用探针周围胶体粒子的概率分布 g(r) 来量化结构，该分布作为成对 Smoluchowski 方程 (SE) 的解在 0.2<\phi<0.50 和一系列描述探针外力与热力的比值的佩克莱数 (Pe) 下计算。ASD 与理论的结果表明，在大 Pe 下会形成运动探针后方不含浴粒子的尾流区，而上游则出现边界层聚集。在 CF 下尾流长度在 Pe>>1 时饱和，而在 CV 中持续生长。这种行为的对比与 CF 条件下探针运动的分散性有关，而 CV 运动无分散性。该效应在理论中作为成对 SE 中的力诱导流体动力学扩散通量被纳入。我们还证明，尽管 CF 与 CV 中结构存在差异，探针附近的 g(r) 由 Pe 决定，对于 CF 和 CV 均导致其黏度相似。利用该理论，近平衡的结构各向异性和布朗黏度在 CF 和 CV 运动中显示出定量相似，这与稀溶液理论预测 CV 相对于 CF 畸变和布朗黏度大两倍形成对比。这一差异源于中等到稠密体系中与平衡结构相关的多体相互作用。