Péclet 数如何影响沉降胶体悬浮液中的微观结构和瞬态团簇聚集

我们研究了改变 Péclet 数 (Pe) 如何影响通过短程吸引力相互作用的胶体颗粒的稳态沉降。通过采用混合分子动力学模拟方法，我们证明了平均沉降速度从低 Pe 数下对堆积分数 $\phi$ 的非单调依赖关系，转变为高 Pe 数下随 $\phi$ 的单调递减关系。在低 Pe 数下，对关联函数接近其平衡值，但随着 Pe 数增加，观察到与平衡形式的重要偏差。尽管我们采用的吸引力不足以形成永久团簇，但它们确实诱导了瞬态团簇，其行为也受 Pe 数影响。特别是，在较大的 Pe 数下，团簇更有可能破碎而不太可能聚集，且发现较大团簇的概率随 Pe 数增加而降低。有趣的是，在我们研究的范围内，团簇的寿命或多或少独立于 Pe 数。相反，团簇分布的变化是因为随着 Pe 数增加，较大团簇形成的可能性降低。这些结果说明了当对流力和热力之间的平衡发生变化时，从类平衡行为到纯非平衡行为的过渡中出现的一些微妙之处。