黏性液体中纳米颗粒动力学的数值分析：确定性方法

我们研究了在梯度磁场和均匀磁场共同作用下，黏性液体中单畴铁磁纳米颗粒的确定性动力学。假设梯度场随时间呈谐波变化，且均匀场具有垂直和平行于梯度场的两个分量。我们还假设各向异性磁场极强，使得纳米颗粒的磁化沿各向异性轴方向，即磁化矢量被“冻结”在颗粒体内。基于这些假设并忽略惯性效应，我们推导了描述颗粒旋转和平移运动的力矩与力平衡方程。我们将这些方程化简为关于磁化角和颗粒坐标的两个耦合方程，在很宽的系统参数范围内对其进行数值求解，并分析了均匀磁场平行分量的作用。特别地，结果表明，如果不存在均匀磁场的垂直分量，纳米颗粒仅做周期性的旋转和平移运动。相反，存在该分量时，纳米颗粒的动力学变为非周期性，导致纳米颗粒的漂移运动（定向输运）。通过分析磁化角和颗粒坐标的短时和长时依赖关系，我们表明，增加均匀磁场的平行分量会减小固定时间内的颗粒位移以及其在梯度磁场每个周期内的平均漂移速度。