相互作用铁磁流体的动力学有效场模型：I. 均匀、非均匀与多分散情形的推导

不久前，我提出了一种非微扰动力学有效场模型（DEFM）来定量描述相互作用铁磁流体的动力学。其预测与模拟结果吻合良好。在本文中，我在动力学密度泛函理论（DDFT）框架内推导该 DEFM，为其奠定坚实的理论基础，其中关联诱导自由能的相关部分由瞬时磁化强度的函数近似。该 DEFM 被推广到非均匀有限尺寸样品，由于长程偶极-偶极相互作用的存在，其宏观与介观尺度分离是非平凡的。退磁场自然地从微观考量中浮现并得以一致处理。由此得到的介观尺度粒子动力学仅涉及宏观局域量，如局域磁化强度和 Maxwell 场。然而，局域退磁场本质上与远处宏观位置的磁化强度耦合。因此，可应用一种涉及不同宏观位置间信息传输的双尺度并行算法，以完全求解非均匀样品中的粒子转动动力学。我还推导了多分散铁磁流体的 DEFM，其中属于不同物种的粒子动力学可相互强烈耦合。我讨论了在获得热力学一致的多分散磁化弛豫方程时的基本假设，该方程与单分散铁磁流体的方程具有相同的通用形式。本文所提出的理论进展对铁磁流体动力学的定性理解与定量建模均十分重要。