The effect of shear flow on the rotational diffusion of a single axisymmetric particle
The effect of shear flow on the rotational diffusion of a single axisymmetric particle
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剪切流对单个轴对称颗粒旋转扩散的影响
DOI：
10.1017/jfm.2015.186
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发表时间：
2015
影响因子：
3.7
通讯作者：
Cohen, Itai
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Leahy, Brian D.;Koch, Donald L.;Cohen, Itai
了解各向异性胶体颗粒的取向动力学对悬浮液流变学和颗粒自组装具有重要意义。然而，即使对于最简单的稀悬浮液在剪切流中的情况，非球形布朗粒子的取向动力学也知之甚少。本文分析计算了在小而非零的布朗扩散率极限下，在流动梯度平面内旋转的非球形轴对称颗粒的随时间变化的取向分布。对于连续剪切，尽管粒子旋转引起了复杂的动力学，但我们发现了一个坐标变化，将方向动力学映射到扩散方程，该方程具有增强的旋转扩散率与零剪切扩散的非常简单的比率：
Understanding the orientation dynamics of anisotropic colloidal particles is important for suspension rheology and particle self-assembly. However, even for the simplest case of dilute suspensions in shear flow, the orientation dynamics of non-spherical Brownian particles are poorly understood. Here we analytically calculate the time-dependent orientation distributions for non-spherical axisymmetric particles confined to rotate in the flow–gradient plane, in the limit of small but non-zero Brownian diffusivity. For continuous shear, despite the complicated dynamics arising from the particle rotations, we find a coordinate change that maps the orientation dynamics to a diffusion equation with a remarkably simple ratio of the enhanced rotary diffusivity to the zero shear diffusion: .
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