具有应力let约束的布朗动力学模拟中随机位移的快速采样
流体动力学
2018-03-14 v1
摘要
布朗动力学模拟是模拟软物质动力学的重要工具。然而，准确且快速地计算软材料中悬浮微观组分之间的流体动力学相互作用是一项重大的计算挑战。在此，我们提出了一种新的布朗动力学模拟方法，用于模拟受一类重要流体动力学约束的悬浮胶体尺度颗粒，其计算成本与所模拟的颗粒数量呈实际上的线性比例关系。具体而言，我们考虑了悬浮颗粒抵抗局部变形的“stresslet”约束。所提出的方法是对最近报道的Rotne-Prager-Yamakawa (RPY)迁移率张量Ewald求和的正分裂公式向流体动力学散射序列高阶（偶极）项的扩展 [Andrew M. Fiore et al. The Journal of Chemical Physics, 146(12):124116, 2017]。流体动力学迁移率张量与颗粒布朗位移的协方差成正比，以一种新颖的方式构造为Ewald和，保证了实空间和波空间求和对于所有可能的颗粒构型都是独立正定的。利用这一性质，可以从具有波空间和实空间贡献作为各自协方差的统计独立过程的叠加中快速采样布朗位移。以这种方式计算布朗位移的成本与计算确定性位移的成本相当。将stresslet约束添加到过阻尼颗粒运动方程中，产生了指标为1的随机微分代数方程(SDAE)，该方程使用中点积分方案进行时间积分，隐式地产生与受约束系统的涨落耗散定理相一致的位移。
引用
@article{arxiv.1709.06946,
title = {Rapid Sampling of Stochastic Displacements in Brownian Dynamics Simulations with Stresslet Constraints},
author = {Andrew M. Fiore and James W. Swan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.06946},
year = {2018}
}