受固定 camphor 源扰动的 camphor 旋转器时间演化建模

由于在水面上释放 camphor 分子导致的自主运动已吸引科学界超过 200 年的关注。普遍接受的描述包括对象运动方程与 Marangoni 流动及 camphor 表面浓度演化方程耦合。此类方程的求解属于数值计算复杂问题。近期文献中采用包含表征 Marangoni 相互作用势能项的哈密顿量方法模拟 camphor 旋转器的时间演化。该模型若与标准描述相较，具有显著的数值简化优势。本文对哈密顿量方法的适用性进行了考察，通过将其应用于受固定 camphor 盘扰动的单个 camphor 旋转器进行验证。我们证明该方法在此情形下会得出与实验结果性质不同的结果，因此对其描述相互作用 camphor 旋转器时间演化的适用性持有疑虑。我们还表明若将 Marangoni 力量通过势能近似表示，并与包含水动力摩擦的运动方程联合使用，可获得更符合实际的结果。进一步地，通过考虑 camphor 表面浓度演化的附加方程，可更好地与实验结果达成一致。