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自驱动Janus微球分数布朗运动的颗粒动力学模拟
  • ISSN号:1000-4874
  • 期刊名称:《水动力学研究与进展:A辑》
  • 时间:0
  • 分类:O363.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055, [2]中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金(21005058,11272322,11202219),高等学校博士学科点专项科研基金(20106120120011)和陕西省教育厅专项科研计划项目(11JK0530)
中文摘要:

该文通过分析Janus微球的运动过程,建立了包括随机布朗力、布朗力矩、自驱动力及Stokes阻力在内的颗粒动力学模型,通过数值模拟手段研究了不同粒径和不同自驱动速度下Janus微球的分数布朗运动,获得了不同的运动模式、均方位移及Hurst指数。模拟结果表明,Janus微球的均方位移随时间非线性增加,在不同观察时间下Janus微球可呈现出布朗运动、自驱动及类布朗运动的特征,Hurst指数亦产生相应变化。数值模拟结果与实验结果很好地符合,反映出Janus微球的分数布朗运动特性,说明所建颗粒力学模型的合理性,为今后Janus微球的操控与具体应用奠定了基础。

英文摘要:

Based on Janus microsphere's motion analysis, the particle dynamic model involving random Brownian force and toque, self-propulsion and Stokes drag are constructed. Through numerical solving, the effect of different diameters and different self-propulsion strength on fractional Brownian motion are studied. Different motion modes and the mean square displacement 〈△L2〉 and Hurst indexes are obtained. The simulation results show that 〈 △L2〉 increases with At nonlinearly, Janus particle may be characteriged as the Brownian motion, self-propulsion and Brownian-like motion under the different At and Hurst indexes also change correspondingly. Numerical simulation and experimental observation are in good agreement, which proves the present model reasonable and also provides the foundation for the followed manipulation of Janus particle and the practice applications.

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期刊信息
  • 《水动力学研究与进展:A辑》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国船舶重工集团公司
  • 主办单位:中国船舶科学研究中心
  • 主编:吴有生
  • 地址:上海高雄路185号
  • 邮编:200011
  • 邮箱:jhdzhou@yahoo.com.cn
  • 电话:021-63150072
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4874
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1399/TK
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:9074