低维流体中热传递的多粒子碰撞模拟

通过采用合适的热壁边界条件，可以利用多粒子碰撞（MPC）动力学高效地模拟受限低维流体的输运性质。我们通过研究维度效应和热传导的尺寸依赖性来说明该方法的有效性，这些性质对于理解微纳米尺度的热传递至关重要。我们提供了可靠的数值证据表明，简单的 MPC 流体展现出此前从晶格系统流体动力学中预测的特征：（1）在一维中，热导率 κ 随系统尺寸 L 以 κ∼L^{1/3} 发散，其总热流自相关函数 C(t) 随时间 t 以 C(t)∼t^{-2/3} 衰减；（2）在二维中，κ 随 L 以 κ∼ln(L) 发散，其 C(t) 随 t 以 C(t)∼t^{-1} 衰减；（3）在三维中，κ 与 L 无关，其 C(t) 随 t 以 C(t)∼t^{-3/2} 衰减。对于弱相互作用（近可积情况）在一维和二维中，存在一个中间尺寸区域，其中动力学效应占主导且输运是扩散性的，然后转变为预期的异常区域。通过将热流分解为两个贡献，可以研究这种交叉，从而对预测进行非常精确的检验。此外，我们还表明，随着系统纵横比的增加，存在从二维或三维行为到一维行为的维度交叉。最后，我们表明施加磁场使输运变为正常的，这表明伪动量守恒不足以产生异常热传导行为。