作用于共轴放置的两刚性无滑移圆盘之间的点力奇异性所引起的轴对称 Stokes 流
软凝聚态物质
2020-12-02 v1 经典物理
流体动力学
摘要
我们基于粘性不可压缩流体的稳态 Stokes 方程，从理论上研究由位于两个共轴放置的刚性圆盘中心轴上的 Stokeslet 所引起的流动。该 Stokeslet 沿中心轴方向。假定圆盘表面满足无滑移边界条件。我们在很大程度上解析地计算了相关的格林函数，将流场的空间求值化为可数值处理的一维积分。为此，我们将围绕两圆盘的粘性流动问题的解表述为一个混合边值问题，进而将其化为一个四重对偶积分方程组。我们展示了在两盘所围流体域中出现粘性环形涡旋，在含中心轴的平面内表现为相邻反向旋转的涡旋。此外，我们通过计算与轴向运动相关的流体动力迁移率函数，探查了受限圆盘对类点粒子缓慢动力学的影响。据此，我们评估了常用叠加近似的适用性，并讨论了其作为系统几何性质函数的有效性与适用性。另外，我们以有限元计算机模拟补充了半解析方法，显示出良好一致。我们的结果可应用于指导基于微粒的传感装置设计以及小尺度电容器中的电动力学输运。
引用
@article{arxiv.2006.05715,
title = {Axisymmetric Stokes flow due to a point-force singularity acting between two coaxially positioned rigid no-slip disks},
author = {Abdallah Daddi-Moussa-Ider and Alexander Sprenger and Yacine Amarouchene and Thomas Salez and Clarissa Schönecker and Thomas Richter and Hartmut Löwen and Andreas Menzel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.05715},
year = {2020}
}