基于涨落-格子Boltzmann方法的微颗粒布朗运动和泳动的模拟研究

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1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 活性颗粒

1.1.2 人工合成活性颗粒—Janus颗粒

1.1.3 布朗运动

1.2 国内外研究现状

1.2.1 Janus颗粒自驱运动机理的研究现状

1.2.2 Janus颗粒自驱运动模拟的研究现状

1.2.3 布朗运动的模拟研究现状

1.3 研究目的及内容

2 基础理论及模拟方法

2.1 布朗运动的基础理论

2.1.1 爱因斯坦扩散长度公式

2.1.2 朗之万方程

2.2 格子Boltzmann方法

2.2.1 不同尺度下的流体力学模型

2.2.2 格子Boltzmann方法起源和发展

2.2.3 格子Boltzmann方法模型

2.3 格子Boltzmann方法的边界格式

2.3.1 格线反弹格式

2.3.2 插值反弹格式

2.4 涨落-格子Boltzmann方法

3 基于FLB方法的非球形微颗粒布朗运动数值模拟研究

3.1 研究内容

3.1.1 布朗运动数值模拟中的模型设置

3.1.2 运动方程和边界条件

3.2 FLB模型的准确性和可行性验证

3.2.1 球形布朗颗粒的验证

3.2.2 非球形布朗颗粒的验证

3.3 非球形颗粒布朗运动数值模拟

3.3.1 非球形布朗颗粒的速度自相关函数

3.3.2 非球形布朗颗粒的扩散系数

3.4 本章小结

4 插值反弹格式与格线反弹格式的比较

4.1 研究内容

4.2 插值反弹格式与格线反弹格式的比较

4.2.1 Stoke流动下BFL格式的数值验证

4.2.2 BFL格式、YMS格式和LBB格式之间的准确性比较

4.3 插值反弹格式下球形颗粒布朗运动的验证

4.4 本章小结

5 基于FLB方法的Janus颗粒泳动数值模拟研究

5.1 研究内容

5.2 Janus颗粒扩散泳动数值模拟

5.2.1 模型设置

5.2.2 扩散泳力

5.2.3 均方位移

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致 谢

参考文献

在读期间取得的研究成果