轻粒子流中重质浸入粒子的宏观描述
流体动力学
2023-11-21 v1 统计力学
摘要
研究了基于轻质点溶剂粒子与重溶质粒子弹性碰撞的微观流体动力学模型，设定轻粒子速度分布对应背景流。考虑一系列平稳背景流与溶剂粒子速度分布，推导出重粒子行为的宏观 Langevin 型描述，形式为广义 Ornstein-Uhlenbeck 过程。在主导阶，该过程的漂移项依赖于背景流的几何结构与重粒子尺寸，而漂移与扩散项均按轻粒子速度分布的矩缩放。随后设计模拟微观流体动力学模型的计算方法以证实理论结果。为支持长时间随机模拟，模拟在随重粒子共动的参考系中进行。针对一系列溶剂粒子分布，推导了在共动系边界处采样入射溶剂粒子位置与速度分布的高效方法。模拟与理论结果吻合良好。
引用
@article{arxiv.2311.12021,
title = {Macroscopic description of a heavy particle immersed within a flow of light particles},
author = {Radek Erban and Robert A. Van Gorder},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.12021},
year = {2023}
}