黏性棒系統中凝膠形成的计算机模拟

我们开发并验证了一个用于仿真凝膠形成的框架。我们首先复现了 Santos、Campanella 和 Carignano 对球形凝膠形成粒子的基准结果，然后将方法扩展到更复杂的由“黏性”圆柱棒构成的系统，这些系统通过类似 Kihara 的势 interacting。通过记录用于可重复性的全面参数扫描，我们分析了孔隙、连通网络的出现，并对结果微观结构进行拓扑表征。该表征利用 Early TDA 提取多尺度连通性特征，并定义基于拓扑的指标用于自动比较模拟和实验结果。我们的模拟显示，网络形成对棒棍比和粒子密度的依赖性清晰可见，这与既定理论一致，并且据我们所知，这是首次针对具有 Kihara 类型相互作用的圆柱形粒子 demonstrating。对模拟系统进行的流变学探测显示出特征于凝膠的迹象，这支持了结构分析。我们进一步将计算结果与 Jacob Steindl 收集的 Bastian Trepka 实验凝膠的数据进行了比较。尽管这些首次比较表明当前模型尚不足以定量描述这些特定凝膠系统，但在定性趋势一致以及我们工具的稳健性表明，潜力很大。总体而言，本工作展示了用于仿真基于棒状颗粒凝藻形成的功能、可扩展的方法，提供了基于拓扑数据分析的指标，可帮助自动化比较实验和模拟之间的关系，并为未来的改进和应用指明了多个有前景的方向。