Custom flow in overdamped Brownian dynamics.
Custom flow in overdamped Brownian dynamics.
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过阻尼布朗动力学中的自定义流动
DOI：
10.1103/physreve.99.023306
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Matthias Schmidt
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Daniel de las Heras;Johannes Renner;Matthias Schmidt
当一个外部场驱动胶体系统失去平衡时，随之而来的胶体反应可能非常复杂，获得详细的物理理解通常需要逐案考虑。为了便于系统的分析，在这里，我们提出了一个一般的迭代方案，用于确定的唯一的外力场，产生规定的非均匀的固定或时间依赖流在过阻尼布朗多体系统。计算机模拟方法是基于精确的单体力平衡方程，并允许专门定制梯度和旋转速度的贡献，以及自由控制单体密度分布。因此，流场的可压缩性可以完全调节。实际收敛到一个唯一的外力场证明了存在一个从速度和密度到外力场的泛函映射，正如幂泛函变分框架所预测的那样。在平衡状态下，该方法可以找到生成预定目标密度分布的保守力场，从而实现从密度分布到外部势的Mermin-Evans经典密度泛函映射.这里开发的概念工具，使人们能够获得详细的物理洞察复杂的流动行为，我们在原型情况下证明。
When an external field drives a colloidal system out of equilibrium, the ensuing colloidal response can be very complex, and obtaining a detailed physical understanding often requires case-by-case considerations. To facilitate systematic analysis, here we present a general iterative scheme for the determination of the unique external force field that yields prescribed inhomogeneous stationary or time-dependent flow in an overdamped Brownian many-body system. The computer simulation method is based on the exact one-body force balance equation and allows to specifically tailor both gradient and rotational velocity contributions, as well as to freely control the one-body density distribution. Hence, compressibility of the flow field can be fully adjusted. The practical convergence to a unique external force field demonstrates the existence of a functional map from both velocity and density to external force field, as predicted by the power functional variational framework. In equilibrium, the method allows to find the conservative force field that generates a prescribed target density profile, and hence implements the Mermin-Evans classical density functional map from density distribution to external potential. The conceptual tools developed here enable one to gain detailed physical insight into complex flow behaviour, as we demonstrate in prototypical situations.
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