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胞格流中的泳动效应:从增强弥散到阻塞

流体动力学 2022-09-23 v1 软凝聚态物质

摘要

在本文中,我们数值研究了在存在外加平均盐梯度时的二维胞格流中胶体的弥散。由于额外的标量场,胶体并不完全遵循欧拉流场,而是具有一个(微小的)与盐梯度成正比的额外速度,vdp=αS\mathbf{v}_\mathrm{dp}=\alpha\nabla S,其中α\alpha为泳动常数,SS为盐浓度。我们研究了胶体的均匀分布的去混合,以及它们的长期平均速度Vm\mathbf{V_m}和有效扩散率DeffD_\mathrm{eff}如何受泳动漂移的影响。我们观察到取决于阻塞判据R=αGL/4DcDsR=\alpha G L/\sqrt{4 D_cD_s}的两种胶体动力学 regime,其中GG为平均盐梯度幅值,LL为流动特征尺度,DcD_cDsD_s分别为胶体和盐的分子扩散率。当R<1R<1时,平均速度被强烈增强,满足VmαGPesV_m \propto \alpha G \sqrt{Pe_s}PesPe_s为盐的佩克莱特数。当R>1R>1时,由泳动漂移引起的可压缩性效应如此之强,以至于沿分界线出现胶体耗尽,抑制了胞格间的输运。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.10667,
  title  = {Phoresis in cellular flows: from enhanced dispersion to blockage},
  author = {Romain Volk and Michaël Bourgoin and Charles-Édouard Bréhier and Florence Raynal},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.10667},
  year   = {2022}
}