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微通道内椭球颗粒惯性聚焦行为数值研究

王坚毅, 潘振海, 吴慧英

计算物理 2020, 37 (6): 677-686. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8163

摘要（386）

HTML （7）

PDF （8909KB）（1784）

基于浸没边界-格子Boltzmann方法，对方形截面微通道内椭球颗粒的惯性迁移与旋转动力学行为进行数值研究，发现微通道内椭球颗粒的惯性迁移存在两种主要的运动状态：①翻转状态，即椭球颗粒前进过程中长轴始终在中心对称平面内；②滚动状态，即椭球颗粒前进过程中长轴始终垂直于中心对称平面.研究表明：在低Re数（Re=10）下颗粒以两种状态随流体迁移至平衡位置；在较大Re数（50≤Re≤200）下最终均以翻转状态随流体迁移，随Re数增加，平衡位置先逼近壁面后远离壁面.通过对不同运动状态下椭球颗粒周围的微观流场进行分析，提示该微观流动在颗粒惯性聚焦行为特征中有重要影响，并从流体和颗粒的惯性角度对颗粒不同运动状态的转换机理给出解释.

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纳米孔壁面作用对蛋白质过孔影响的粗粒化分子动力学模拟

史晓蕊, 刘振宇, 吴慧英

计算物理 2020, 37 (1): 63-68. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7982

摘要（366）

HTML （0）

PDF （5990KB）（1351）

基于粗粒化分子动力学方法模拟电驱动蛋白质过孔过程，研究纳米孔-水/纳米孔-蛋白质相互作用对电泳迁移率的影响；用操控式分子动力学模拟分析蛋白质在不同相互作用下过孔摩擦系数和摩擦阻力.研究发现：蛋白质黏附纳米孔壁面对其过孔特性影响并不明显，而纳米孔-水相互作用对蛋白质过孔电泳迁移率和摩擦系数影响较大.随纳米孔-水相互作用增强，纳米孔壁面与蛋白质附近水分子运动差异显现，蛋白质过孔摩擦阻力显著增大，过孔摩擦系数随之增大，进而影响蛋白质过孔电泳迁移率.所得结果可为纳米孔材料设计提供理论指导.

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微尺度稀薄效应下颗粒沉降的格子Boltzmann方法模拟

穆知雨, 刘振宇, 吴慧英

计算物理 2019, 36 (4): 395-402. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7901

摘要（392）

HTML （3）

PDF （3564KB）（1723）

基于多松弛格子Boltzmann模型，对竖直细长微通道内颗粒自由沉降过程进行模拟，分析气体稀薄效应、初始位置以及颗粒间相互作用对微颗粒沉降特性的影响.研究表明：随Knudsen数增大，微通道内气体稀薄效应增强，颗粒表面气体滑移速度增大，气相流体有效粘度减小，颗粒相同运动状态下受到气体阻力相应减小，颗粒沉降平衡速度明显增大；不同初始位置颗粒沉降过程存在明显差异，初始位置偏离中心线颗粒将发生水平方向位移且呈振荡趋势，最终稳定于中心线平衡位置；在微尺度双颗粒沉降DKT现象过程中，气体稀薄效应影响颗粒运动特性，后颗粒跟随过程明显增长.

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