具有任意相互作用势的泳动及自泳动粒子的普适平动与转动迁移率表达式
流体动力学
2024-08-16 v2 软凝聚态物质
摘要
通过联立求解溶质守恒方程、相互作用势方程和修正 Stokes 方程，评估了外驱动泳动粒子的迁移率。虽然该方法精确，但较为繁琐，尤其是当相互作用势相比粒子尺寸衰减缓慢时。与外泳动相反，自泳动粒子的运动通常通过将平动和转动速度与局部滑移速度相关联来估算。虽然这种方法便捷且被广泛使用，但仅在相互作用衰减长度显著小于粒子尺寸时有效。此处，受 Brady J. Fluid Mech. (2021), vol. 922, A10 的启发，该文献结合了两类方法的优势，我们复现了具有任意相互作用势的统一迁移率表达式，并表明这些表达式可以方便地恢复任意双电层厚度下外电泳和扩散泳的众所周知的迁移率关系。此外，我们表明对于球形微泳者，在相互作用长度尺度趋于极薄的极限下，导出的表达式退化为滑移速度计算。我们还利用导出的迁移率表达式计算了自泳动 Janus 粒子的速度。我们发现，即使相互作用长度比粒子尺寸大一个数量级，平动速度也存在显著阻尼。最后，我们研究了催化自推进粒子在同时因外部浓度梯度而推进时的运动，并展示了两种推进模式如何相互竞争。
引用
@article{arxiv.2402.18861,
title = {Universal Translational and Rotational Mobility Expressions of Phoretic and Self-phoretic Particles with Arbitrary Interaction Potentials},
author = {Arkava Ganguly and Souradeep Roychowdhury and Ankur Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.18861},
year = {2024}
}