Hydrodynamic simulations of sedimenting dilute particle suspensions under repulsive DLVO interactions.
Hydrodynamic simulations of sedimenting dilute particle suspensions under repulsive DLVO interactions.
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DLVO 排斥相互作用下沉积稀颗粒悬浮液的流体动力学模拟
DOI：
10.1039/d1sm01294k
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
3.4
通讯作者：
J. Harting
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
D. Jung;M.J. Uttinger;W. Peukert;J. Walter;J. Harting
我们提出的准则，以估计在沉淀稀释颗粒悬浮液静电排斥的影响。我们的结果是基于结合朗之万动力学和晶格玻尔兹曼模拟的一系列粒子半径，德拜长度和粒子浓度。它们显示了浓度相关沉降速度的斜率K与由平均粒子-粒子距离归一化的静电斥力的范围χ之间的简单关系。当χ→0时，粒子之间距离太远，无法发生静电相互作用，且K = 6.55，符合Batchelor理论的预测。随着χ的增加，K也同样增加，就好像粒子半径与χ成比例地增加一样，直到χ = 0.4左右达到最大值。在χ = 0.4-1范围内，K指数松弛到与有序粒子分布的已知结果一致的浓度相关常数。同时，径向分布函数由无序的类气体形式转变为类液体形式。幂律同样适用于与浓度相关的沉降速度，得出指数作为χ函数的简单主曲线，从1到1/3以χ = 0.6为中心呈阶梯状过渡。
We present guidelines to estimate the effect of electrostatic repulsion in sedimenting dilute particle suspensions. Our results are based on combined Langevin dynamics and lattice Boltzmann simulations for a range of particle radii, Debye lengths and particle concentrations. They show a simple relationship between the slope K of the concentration-dependent sedimentation velocity and the range χ of the electrostatic repulsion normalized by the average particle–particle distance. When χ → 0, the particles are too far away from each other to interact electrostatically and K = 6.55 as predicted by the theory of Batchelor. As χ increases, K likewise increases as if the particle radius increased in proportion to χ up to a maximum around χ = 0.4. Over the range χ = 0.4–1, K relaxes exponentially to a concentration-dependent constant consistent with known results for ordered particle distributions. Meanwhile the radial distribution function transitions from a disordered gas-like to a liquid-like form. Power law fits to the concentration-dependent sedimentation velocity similarly yield a simple master curve for the exponent as a function of χ, with a step-like transition from 1 to 1/3 centered around χ = 0.6.
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F. Booth
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DOI：
10.1016/j.cpc.2017.03.013
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期刊：
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--
作者：
Sebastian Schmieschek;L. Shamardin;Stefan Frijters;T. Krüger;U. Schiller;J. Harting;P. Coveney
通讯作者：
Sebastian Schmieschek;L. Shamardin;Stefan Frijters;T. Krüger;U. Schiller;J. Harting;P. Coveney