颗粒悬浮物中入侵者的扩散：Enskog理论和随机行走解释
摘要：应用Enskog动力学理论计算浸泡在光滑非弹性硬球（颗粒）颗粒气体中的入侵者的平均方位移。这两个物种（入侵者和颗粒）都被一个分子气体（背景）所环绕，起到热浴的作用。后者对入侵者和颗粒运动的影响通过标准粘性阻力模型进行建模，该模型附加了与背景温度成比例的随机Langevin力。我们通过仅考虑入侵者数密度梯度的一阶的Chapman-Enskog展开，解决了相应的Enskog-Lorentz动力学方程。扩散系数的积分方程通过考虑前两个Sonine近似解来求解。为了测试这些结果，我们还通过直接模拟Monte Carlo方法对缺弹性Enskog方程的数值解计算了扩散系数。我们发现，第一个Sonine近似通常与模拟结果吻合良好，尽管当入侵者比颗粒更轻时会出现明显的差异。这种差异在使用第二个Sonine近似时得到了很大程度的缓解，与计算机模拟结果在适度强非弹性和/或不同质量和直径比例的情况下完全吻合。我们利用入侵者运动的随机游走图解释了扩散系数对主要系统参数的错综复杂依赖的物理原理。最近用来研究浸泡在颗粒气体中的入侵者情况的这种方法，在本文介绍的颗粒悬浮液的情况下也证明是有用的。最后，我们讨论了我们的模型在自扩散情况下对实际系统的适用性。我们得出结论，碰撞效应可能会严重影响颗粒的扩散系数。
作者：Rub''en G''omez Gonz''alez, Enrique Abad, Santos Bravo Yuste, and Vicente Garz''o
论文ID：2305.09259
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-08-30