周期边界条件模拟中的瞬态流体动力学有限尺寸效应
计算物理
2017-06-28 v1
摘要
我们使用Lattice-Boltzmann（格子玻尔兹曼）和解析计算来研究在分子、介观或连续介质层次描述下的模拟中，由使用周期边界条件引起的瞬态流体动力学有限尺寸效应。我们分析流体中对局部扰动的瞬态响应，并通过线性响应理论获得局部速度关联函数。这种新方法通过比较稳态速度上的有限尺寸效应与扩散系数的已知结果得到验证。接下来我们研究局部速度自关联函数的完整时间依赖性。我们在长时间发现预期的流体动力学尾与振荡指数衰减之间的交叉，并研究了交叉时间、指数率和振幅以及振荡频率随系统大小的标度。我们从可压缩Navier-Stokes（纳维-斯托克斯）方程对最慢模的解析解来解释这些结果，这些最慢模由系统大小决定。本工作不仅提供了体相流体中流体动力学有限尺寸效应的综合分析，而且确立了Lattice-Boltzmann方法作为一般研究此类效应的合适工具。
引用
@article{arxiv.1702.01082,
title = {Transient hydrodynamic finite size effects in simulations under periodic boundary conditions},
author = {Adelchi J. Asta and Maximilien Levesque and Rodolphe Vuilleumier and Benjamin Rotenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.01082},
year = {2017}
}