非平衡热涨落对扩散输运的增强

我们研究了热速度涨落引起的平流对两种相同流体混合物中有效扩散系数的贡献。在受浓度梯度作用的有限系统中，由于浓度涨落与平行于浓度梯度的速度涨落之间的长程关联，稳态扩散通量得到了增强。扩散输运的增强依赖于系统尺寸L，在准二维系统中随ln(L/L0)增长，而在三维系统中则随L0^{-1}-L^{-1}增长，其中L0是参考长度。我们将一个简单的涨落流体动力学理论（与二阶模式-模式耦合分析密切相关）的预测与粒子模拟和有限体积求解器的结果进行了比较，观察到极好的一致性。我们阐明了该结果与有限系统中速度自关联函数长时尾的直接联系，以及分子动力学计算中采用的有限尺寸修正。我们的结果明确证明，在对小尺度有限系统中的输运进行建模时，涨落流体动力学方程中必须保留非线性平流项。