Neeraj S.博克。；Donald L.科赫。 非圆截面颗粒细长体理论及其在剪切流中的颗粒动力学中的应用。 （英语） Zbl 1430.76229号 J.流体力学。 877, 1098-1133 (2019). 小结：本文提出了一种理论，以获得单位长度作用在具有非圆截面的细长纤维上的力，该细长纤维在低雷诺数流体中运动。利用内解的正则摄动，我们证明了单位长度的力具有由粒子的相对运动和局部流体速度驱动的（O（1/ln（2A））+O（alpha/ln^2（2A。这里，纵横比（（A=l/A_0）定义为粒度（（l））与横截面尺寸（（A_0。通过思维实验，我们发现两个和三个物体的横截面分别影响对相对运动和速度梯度的响应。二维斯托克斯流计算用于将扰动分析扩展到与圆有显著偏差的横截面（即，αO（1））。我们证明了我们的方法能够准确计算细长三轴椭球体的平移和旋转阻力。此外，我们还说明了简单剪切流中直杆的新动力学，如果直杆具有两叶截面，则准周期平移和旋转；如果直杆有两叶和三叶截面的组合，则混沌旋转和扩散平移。最后，我们展示了我们的理论在精确预测圆环运动方面的卓越能力，对于中等纵横比（sim 10）和明显偏离圆的横截面，我们的理论保持了很高的准确性，从而使我们的理论成为其他Stokes流解算器的廉价替代方案。 引用于三文件 MSC公司： 76F10层 剪切流和湍流 76T20型 悬架 76米99 流体力学基本方法 关键词：细长体理论；颗粒/流体流动；计算方法 软件：BEMLIB公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit｛N.S.Borker｝和\textit｛D.L.Koch｝，流体力学杂志。8771098--1133（2019年；Zbl 1430.76229） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] Acrivos，A.&Shaqfeh，E.S.G.1988对准细长杆的非稀释悬浮液的有效导热性和拉伸粘度。物理学。流体311841-1844.10.1063/1.866681·Zbl 0709.73556号 [2] Anczurowski，E.&Mason，S.G.1968剪切悬浮中的粒子运动。二十四、。刚性球体和圆柱体的旋转。事务处理。Soc.Rheol.12，209-215.10.1122/1.549106 [3] Batchelor，G.K.1954平行于其长度移动的无限圆柱体上的表面摩擦力。Q.J.机械。申请。数学7（2），179-192.10.1093/qjmam/7.2.179·Zbl 0055.18605号 [4] Batchelor，G.K.1970斯托克斯流中任意横截面颗粒的细长体理论。《流体力学杂志》44（3），419-440.10.1017/S002211207000191X·Zbl 0216.52401号 [5] Beckers，K.F.、Koch，D.L.和Tester，J.W.2015瞬态热传导的细长体理论：理论基础、数值实现和案例研究。程序。R.Soc.伦敦。A471（2184），20150494·Zbl 1371.80013号 [6] Berg，H.C.和Anderson，R.A.1973细菌通过旋转鞭毛丝游泳。自然245380-382.10.1038/245380a0 [7] Borker，N.S.、Stroock，A.D.和Koch，D.L.2018通过几何修改在简单剪切流中控制环的旋转和迁移。《流体力学杂志》840、379-407.10.1017/jfm.2018.20·Zbl 1419.76651号 [8] Bray，D.2000《细胞运动》。加兰。 [9] Brennen，C.&Winet，H.1977纤毛和鞭毛推动的流体力学。每年。流体力学版次9，339-398.10.1146/anurev.fl.09.010177.002011·Zbl 0431.76100号 [10] Brenner，H.1964任意粒子的Stokes电阻。3.剪切场。化学。工程科学.19，631-651.10.1016/0009-2509（64）85052-1 [11] Bretherton，F.1962低雷诺数剪切流中刚性颗粒的运动。《流体力学杂志》14（2），284-304.10.1017/S002211206200124X·Zbl 0109.43605号 [12] Chen，H.S.&Acrivos，A.1976关于含有高导电性细长夹杂物的稀悬浮液的有效导热性。程序。R.Soc.伦敦。A349，261-276.10.1098/rspa.1976.0072·Zbl 0341.76059号 [13] Cox，R.G.1970细长物体在粘性流体中的运动。第1部分：。一般理论。J.流体机械44（4），791-810.1017/S002211207000215X·Zbl 0267.76015号 [14] Cox，R.G.1971《细长物体在粘性流体中的运动》。第2部分。剪切流。《流体力学杂志》45（4），625-657.10.1017/S0022112071000259·Zbl 0331.76018号 [15] Einarsson，J.、Mihiretie，B.M.、Laas，A.、Ankardal，S.、Angillella，J.R.、Hanstorp，D.和Mehlig，B.2016微通道流中非对称微棒的翻滚。物理学。流体28，013302.10.1063/1.4938239 [16] Foulds，I.G.和Parameswaran，M.2006一种基于SU-8的平面自牺牲多层MEMS工艺，利用紫外线阻挡层来创建自由移动的零件。J.微型机械。马农16（10），2109-2115.10.1088/0960-1317/16/10/026 [17] Fredrickson，G.H.和Shaqfeh，E.S.G.1989对准细长纤维复合材料中的热和质量传输。物理学。液体A1，3-20.10.1063/1.857546·Zbl 0656.76077号 [18] Gao，W.和Wang，J.2014微/纳米机器的环境影响：综述。ACS纳米8（4），3170-3180.1021/nn500077a [19] Guasto，J.S.，Rusconi，R.&Stocker，R.2012浮游微生物的流体力学。每年。流体力学版次44，373-400.10.1146/anurev-Fluid-120710-101156·兹比尔1358.76086 [20] Isla，A.，Brostow，W.，Bujard，B.，Esteves，M.，Rodriguez，J.R.，Vargas，S.&Castano，V.M.2003，摩擦学中表现出的牙齿和骨骼粘弹性纳米杂化防刮涂层。材料研究创新7，110-114.10.1080/14328917.2003.11784770 [21] Jeffery，G.B.1922浸没在粘性流体中的椭球粒子的运动。程序。R.Soc.伦敦。A102（715），161-179.10098/rspa.1922.0078·JFM 49.0748.02号 [22] Johnson，R.E.1980改进了斯托克斯流的细长体理论。《流体力学杂志》99（2），411-4310.1017/S0022112080000687·Zbl 0447.76037号 [23] Johnson，R.E.和Brokaw，C.J.1979年Flagellar流体动力学。阻力理论和细长体理论的比较。生物物理学。J.25，113-127.10.1016/S0006-3495（79）85281-9 [24] Jones，R.T.1946低展弦比尖翼在低于和高于声速时的特性。NACA技术代表835·Zbl 0063.03071号 [25] Keller，J.&Rubinow，S.1976慢粘性流的细长体理论。《流体力学杂志》75（4），705-714.10.1017/S0022112076000475·Zbl 0377.76036号 [26] Khayat，R.E.&Cox，R.G.1989惯性对细长物体运动的影响。J.流体力学209，435-462.10.1017/S0022112089003174·Zbl 0681.76015号 [27] Kim，S.和Karrila，S.J.1991微流体动力学。多佛。 [28] Kim，Y.J.和Rae，W.J.1991均匀剪切场中螺旋感应粒子的分离。国际多相流杂志17（6），717-744.10.1016/0301-9322（91）90053-6·Zbl 1134.76577号 [29] Koens，L.&Lauga，E.2016Slender-ribbon理论。物理学。流体28（1），013101.1063/1.4938566·Zbl 1415.76141号 [30] Lamb，S.H.1932流体动力学。大学出版社·JFM 58.1298.04号 [31] Lighthill，M.J.1960关于细长鱼类游泳的注释。J.流体力学9，305-317.10.1017/S0022112060001110 [32] Lighthill，M.J.1971鱼类运动的大分裂细长体理论。程序。R.Soc.伦敦。B179，125-138。 [33] Lopez，M.&Graham，M.D.2007球形或非球形颗粒稀悬浮液中的剪切诱导扩散：不可逆性和对称性破坏的影响。物理学。液体19，073602.10.1063/1.2750525·Zbl 1182.76472号 [34] Mackaflow，M.B&Shaqfeh，E.S.G.1996A刚性非布朗纤维悬浮液流变特性的数值研究。《流体力学杂志》329，155-186.10.1017/S0022112096008889·Zbl 0894.76006号 [35] Mackaflow，M.B&Shaqfeh，E.S.G.1998纤维悬浮液沉降的数值研究。J.流体力学376、149-182.10.1017/S0022112098002663·Zbl 0937.76068号 [36] Mackaflow，M.B，Shaqfeh，E.S.G.&Schiek，R.L.1994A纤维悬浮液中热量和质量传输的数值研究。程序。R.Soc.伦敦。A447，77-110.10.1098/rspa.1994.0130·Zbl 0823.76087号 [37] Munk，M.M.1924飞艇船体上的空气动力。NACA技术代表184。 [38] Newman，J.N.1964A船舶在波浪中振动的细长体理论。J.流体力学18，602-618.10.1017/S0022112064000441·Zbl 0137.45203号 [39] Newman，J.N.1970细长体理论在船舶流体动力学中的应用。每年。流体力学版次2，67-94.10.1146/anurev.fl.02.010170.000435 [40] Paulsen，K.S.、Di Carlo，D.和Chung，A.J.2015三维粒子的光流制造。Nat.Commun.6，6976.10.1038/ncomms7976 [41] Pozrikidis，C.2002A BEMLIB软件库边界元方法实用指南。查普曼和霍尔/CRC.10201/9781420035254·Zbl 1019.65097号 [42] Rahnama，M.，Koch，D.L.，Iso，Y.&Cohen，C.1993简单剪切流作用下纤维悬浮液中的流体动力学平动扩散。物理学。流体A5（4），849-862.10.1063/1.858890·Zbl 0800.76436号 [43] Rahnama，M.、Koch，D.L.和Shaqfeh，E.S.G.1995水动力相互作用对简单剪切流作用下纤维悬浮液中取向分布的影响。物理学。流感7（3），487-506.10.1063/1.868647·Zbl 1039.76528号 [44] Raney，J.R.&Lewis，J.A.2015印刷中尺度建筑。MRS公告40（11），943-950.10.1557/MRS.2015.235 [45] Rocha，A.和Acrivos，A.1973关于稀分散体的有效导热性：任意形状夹杂物的一般理论。Q.J.机械。申请。数学26217-233.10.1093/qjmam/26.217·Zbl 0267.45001号 [46] Rocha，A.和Acrivos，A.1973关于稀分散体的有效导热性：任意形状的高导电夹杂物。Q.J.机械。申请。数学26，441-4510.1093/qjmam/26.441·兹比尔0267.45001 [47] Sacanna，S.、Korpics，M.、Rodriguez，K.、Colón-Meléndez，L.、Kim，S.-H.、Pine，D.J.和Yi，G.-R.2013为自组装成型胶体。国家公社41688.10.1038/ncomms2694 [48] Shaqfeh，E.S.G.1988含有高导电纤维夹杂物的复合材料中热传输的非局部理论。物理学。液体31，2405-2425.10.1063/1.866594·Zbl 0657.76075号 [49] Singh，V.、Koch，D.L.和Stroock，A.D.2013在简单剪切流中排列的刚性环状颗粒。《流体力学杂志》7221-158.10.1017/jfm.2013.53·Zbl 1287.76229号 [50] Singh，V.、Koch，D.L.、Subramanian，G.和Stroock，A.D.2014低雷诺数线性流中轴对称薄圆盘的旋转运动。物理学。流体26（3），033303.10.1063/1.4868520 [51] Soler，L.&Sánchez，S.2014用于环境监测和水修复的催化纳米发动机。纳米级6（13），7175-7182.1039/C4NR01321B [52] Suarez，S.S.&Pacey，A.A.2006女性生殖道中的精子运输。哼，再版。更新12（1），23-37.10.1093/humupd/dmi047 [53] Tekce，H.S.，Kumlutas，D.&Tavman，I.H.2007颗粒形状对铜增强聚合物复合材料导热性的影响。J.雷因。塑料。组件26（1），113-121.10.1177/0731684407072522 [54] Wang，J.，Graham，M.D.&Klingenberg，D.J.2014简单剪切流中稀释弯曲纤维悬浮液中的剪切诱导扩散。物理学。流体26（3），033301.10.1063/1.4867171 [55] Wang，J.，Tozzi，E.J.，Graham，M.D.&Klingenberg，D.J.2012翻转、铲取和纺纱：刚性弯曲非手性纤维在简单剪切流中的漂移。物理学。液体24123304.1063/1.4769980 [56] Yarin，A.L.，Gottlieb，O.&Roisman，I.V.1997简单剪切流中三轴椭球体的混沌旋转。J.流体力学340，83-100.1017/S0022112097005260·Zbl 0888.76021号 [57] Youngren，G.K.和Acrivos，A.1975斯托克斯流通过任意形状的粒子：一种数值求解方法。《流体力学杂志》69（02），377-403.10.1017/S0022112075001486·Zbl 0314.76031号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。