三维原生质流的三维朗之万与纳维-斯托克斯模拟

在本文中，我们报道了利用朗之万-纳维-斯托克斯（LNS）模拟获得的植物细胞中（如 {\it Nitella flexilis}）三维（3D）原生质流速度分布的数值结果。LNS 模拟在由规则立方体离散化的三维圆柱上进行，其中流体速度由平行于及不平行于纵向的边界速度以及强度为 $D$ 的随机布朗力所激发。我们发现，对于有限 $D$，速度分布 $h(V), V\!=\!|\vec{V}|$ 在小的非零 $V$ 与有限 $V$ 处有两个不同峰值，且沿纵向的 $|V_z|$ 分布 $h(V_z)$ 也在有限 $V_z$ 处有峰值。这些结果与使用激光多普勒测速仪观测报道的速度分布吻合良好。此外，我们研究了布朗力对生物材料混合的影响，发现由不平行圆周运动增强的沿 $\vec{V}$ 方向的混合在实验相关的 $D$ 区域内被布朗力进一步改善。另外，实验相关的 $D$ 被发现与朗道和栗弗席兹不可压缩流体 LNS 方程中随机应力与黏度间涨落耗散关系的预期一致。