Hydrodynamic shocks in microroller suspensions
Hydrodynamic shocks in microroller suspensions
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微滚子悬架中的流体动力冲击
DOI：
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
A. Donev
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Blaise Delmotte;M. Driscoll;P. Chaikin;A. Donev
我们结合实验、大规模模拟和连续模型来研究沉积在地板附近的磁驱动微滚子悬浮液中相干结构的出现。该系统中的集体流体动力效应占主导地位，导致强烈的密度-速度耦合。我们描述了均匀悬浮体的特征，并表明密度波以色散方式在所有方向上自由传播。当悬浮液中引入急剧的密度梯度时，我们观察到激波的形成。与在其他主动和驱动受限流体动力系统中观察到的 Burgers 类激波结构不同，我们系统中的激波前沿具有明确的有限宽度，并且与平均悬浮速度相比移动迅速。我们引入了一个连续体模型，证明前沿的有限宽度是由于远场非局部流体动力相互作用造成的，并由几何参数控制：地面上方的平均粒子高度。
We combine experiments, large scale simulations and continuum models to study the emergence of coherent structures in a suspension of magnetically driven microrollers sedimented near a floor. Collective hydrodynamic effects are predominant in this system, leading to strong density-velocity coupling. We characterize a uniform suspension and show that density waves propagate freely in all directions in a dispersive fashion. When sharp density gradients are introduced in the suspension, we observe the formation of a shock. Unlike Burgers' shock-like structures observed in other active and driven confined hydrodynamic systems, the shock front in our system has a well-defined finite width and moves rapidly compared to the mean suspension velocity. We introduce a continuum model demonstrating that the finite width of the front is due to far-field nonlocal hydrodynamic interactions and governed by a geometric parameter: the average particle height above the floor.
影响因子：
44.1
作者：
Marchetti, M. C.;Joanny, J. F.;Simha, R. Aditi
通讯作者：
Simha, R. Aditi
影响因子：
8.6
作者：
A. Zöttl;H. Stark
通讯作者：
A. Zöttl;H. Stark