复活悬浮平衡模型
流体动力学
2026-01-30 v1 软凝聚态物质
摘要
悬浮平衡模型(SBM)[J. 流体力学 \textbf{275}, 157 (1994)]用于两相流，采用粒子相的动量平衡作为颗粒通量的闭合形式，表明粒子迁移由粒子相应力的散度驱动。该模型的基础假设被Nott等人[Phys. Fluids \textbf{23}, 043304 (2011)]提出了挑战，他们认为粒子相的流体力学贡献不应出现在粒子相动量平衡中，而应被替换为不同的粒子相应力。虽然Nott等人提出的粒子相应力在数学上是正确的，但涉及(non-pairwise-additive)流体力学力的划分，且需注意理解所选粒子受到第二粒子影响的方式。我们通过简单的数两粒子计算揭示了正确的划分方式，并表明其在热力学上是一致的，能给出布朗运动胶体粒子的正确平衡渗透压。使用Stokesian动力学悬浮流变学，我们定量地表明流体力学对悬浮应力的贡献几乎与粒子相应力相同;唯一区别是当用于预测粒子通量时，必须从悬浮应力中移除孤立单粒子的流体力学应力贡献——即Einstein粘度校正。我们的结果验证了SBM的一个关键假设，从而使其物理基础得以复活。
引用
@article{arxiv.2601.21087,
title = {Reviving the Suspension Balance Model},
author = {Mu Wang and Tingtao Zhou and John F. Brady},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.21087},
year = {2026}
}