复杂等离子体中流体解相分离的动力学:使用 Minkowski 张量的畴生长分析
等离子体物理
2016-08-03 v1 数据分析、统计与概率
摘要
对二元复杂等离子体解相分离过程的分子动力学模拟进行了分析,并通过对解相分离模拟的二元复杂等离子体中少数相畴生长的形态 Minkowski 张量分析,讨论了不同相互作用势的作用。将这些 Minkowski 张量方法与以往利用基于含时平均结构因子的功率谱方法得到的结果进行了比较。结果表明,Minkowski 张量方法在对畴尺寸变化的敏感性更高这一意义上,优于以往使用的功率谱方法。通过分析 Minkowski 张量度量的时间演化斜率,揭示了具有单一长度尺度的粒子相互作用与具有两个不同长度尺度(起主导作用的远程相互作用)的粒子相互作用之间的定性差异。经过适当的标度后,两种长度尺度情形的图线重合,指向普适行为。解相分离情形中的定性差异通过不同的解相分离行为得到证实:在远程主导的情形中,解相分离分两个阶段发生。首先相邻粒子聚集,然后畴开始级联合并。然而,在只有一个相互作用长度尺度的情形中,只能观察到聚集而没有畴的合并。因此,Minkowski 张量分析很可能成为进一步研究该(及其他)解相分离过程的有用工具。它能够揭示(非线性)局部拓扑性质,比(线性)全局功率谱分析探测得更深,同时仍能提供基于坚实数学框架的易于解释的结果。
引用
@article{arxiv.1606.08664,
title = {Kinetics of Fluid Demixing in Complex Plasmas: Domain Growth Analysis using Minkowski Tensors},
author = {Alexander Böbel and Christoph Räth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.08664},
year = {2016}
}
备注
12 pages, 10 figures, Phys. Rev. E, accepted for publication, http://journals.aps.org/pre