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活性模型H:动量守恒流体中的标量活性物质。

Active Model H: Scalar Active Matter in a Momentum-Conserving Fluid.

作者信息

Tiribocchi Adriano, Wittkowski Raphael, Marenduzzo Davide, Cates Michael E

机构信息

SUPA, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh EH9 3FD, United Kingdom.

Department of Physics and Astronomy, University of Padua, I-35131 Padova, Italy.

出版信息

Phys Rev Lett. 2015 Oct 30;115(18):188302. doi: 10.1103/PhysRevLett.115.188302. Epub 2015 Oct 28.

DOI:10.1103/PhysRevLett.115.188302
PMID:26565505
Abstract

We present a continuum theory of self-propelled particles, without alignment interactions, in a momentum-conserving solvent. To address phase separation, we introduce a dimensionless scalar concentration field ϕ with advective-diffusive dynamics. Activity creates a contribution Σ_{ij}=-κ[over ^][(∂{i}ϕ)(∂{j}ϕ)-(∇ϕ)^{2}δ_{ij}/d] to the deviatoric stress, where κ[over ^] is odd under time reversal and d is the number of spatial dimensions; this causes an effective interfacial tension contribution that is negative for contractile swimmers. We predict that domain growth then ceases at a length scale where diffusive coarsening is balanced by active stretching of interfaces, and confirm this numerically. Thus, there is a subtle interplay of activity and hydrodynamics, even without alignment interactions.

摘要

我们提出了一种自推进粒子的连续介质理论,该理论适用于无排列相互作用且动量守恒的溶剂中的粒子。为了研究相分离,我们引入了一个具有平流扩散动力学的无量纲标量浓度场ϕ。活性对偏应力产生贡献Σ_{ij}=-κ[上标^][(∂{i}ϕ)(∂{j}ϕ)-(∇ϕ)^{2}δ_{ij}/d],其中κ[上标^]在时间反演下为奇函数,d为空间维度数;这导致了一个有效的界面张力贡献,对于收缩性游动者来说是负的。我们预测,在一个长度尺度上,域生长会停止,在这个尺度上,扩散粗化与界面的主动拉伸达到平衡,并通过数值计算证实了这一点。因此,即使没有排列相互作用,活性和流体动力学之间也存在微妙的相互作用。

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