基于正规分布方法的稳定剪切流热力学

本文发展了一种基于正规分布方法的非平衡稳态热力学，以描述剪切流。我们基于运动框架下的能量，运用经典力学的拉格朗日形式构建了剪切流的正规分布。从该分布出发，我们推导了 Evans-Hanley 剪切流热力学，其以热力学第一定律 $dE = T dS - Q d\gamma$ 表述，关联能量 $E$、熵 $S$ 与剪切率 $\gamma$ 的无穷小变化及动力温度 $T$。我们的核心结果表明，系数 $Q$ 由 Helfand 的黏度矩给出。该方法导致剪切流的热力学稳定性条件，其中一条条件等价于 $Q$ 相关函数的正性。我们强调维持稳定剪切流所需外部功在该方法中的作用，理论上推导其功率 $\dot{W}$ 的均值必须为非负。引入一种随时间单调增加的非平衡熵，使得基于该熵计算的热量等于 $\dot{W}$ 的均值。本文还 presented two-dimensional 多粒子系统（具有软核相互作用）的非平衡分子动力学模拟结果，这些结果支持了我们的解释。