力学奥林匹亚第15讲-陈力老师“基于LBM的自驱动JANUS颗粒扩散泳力及运动特性的研究”讲座成功举办

 讲座掠影

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2019年12月31日，由力学技术研究院主办的“力学奥林匹亚”（第十五讲）之“基于LBM的自驱动JANUS颗粒扩散泳力及运动特性的研究”在逸夫楼IMT办公室举行。本期讲座的主讲人为西安建筑科技大学陈力老师。此次报告是基于之前介绍的格子Boltzmann原理与方法的具体研究进展。报告主要包括五个部分，分别为：Janus颗粒简介，微颗粒的布朗运动，Janus颗粒的扩散泳力，Janus颗粒的运动特性以及结论与展望。整个报告主要围绕关于Janus颗粒的各项数值模拟研究展开。

在第一部分，陈老师以古罗马Janus神为引给我们介绍了Janus颗粒的特性，即它是有物理或化学性质不同的两部分所构成的微纳尺度颗粒，能够将能量转化为机械能驱动自身运动。因此Janus颗粒在能源、生物、医学等诸多领域都具有重要的应用前景。接着，陈老师以Pt-SiO₂型Janus颗粒为例，分析了Janus颗粒的受力以及其运动的三个阶段。并且总结了当前数值模拟当中存在的问题，让大家对Janus颗粒的研究有了一个初步的认识。在微颗粒的布朗运动这一部分中，陈老师详细介绍了涨落格子Boltzmann(FLB)方法。首先，通过球形微颗粒的布朗运动的模拟结果与理论解以及实验结果的对比，验证了FLB方法的准确性满足要求。随后重点介绍了非球形颗粒的布朗运动，说明了长宽比对扩散系数的影响。在第三部分中，陈老师从浓度场、表面化学反应以及扩散泳力的计算三个方面展开，对Janus颗粒的运动进行了分析。其中浓度场对应组分输运，应用的是双分布函数(DDF)模型。表面化学反应对应Janus颗粒的边界条件，在这里应用的是半反弹浓度边界格式。在扩散泳力计算部分介绍了动量交换法和渗透压模型，分析了初始H₂O₂溶液浓度以及颗粒长宽比对Janus颗粒扩散泳力的影响。其中为了简化计算模型，对以上三方面的因素进行了解耦合。在第四部分，陈老师简要介绍了网格加密技术，接着着重讲解了Janus颗粒的运动特性，即对于棒状颗粒来说驱动力越强，长宽比越大则定向平动越强，转动越弱。在最后一部分，陈老师分析了当前研究中存在的问题并且对未来的研究方向做出了展望和详尽的规划。至此，报告结束。

最后，孙博华院士对陈老师的讲座进行了点评，对讲座效果表示了肯定，教师及学生对讲座反应良好。