[发明专利]利用示踪粒子的关联扩散判断液体表面漂移运动方法

摘要

本发明属于软物质及生物物理技术领域，具体为利用示踪粒子的扩散关联计算液体表面漂移运动方法。本发明根据相距一定距离s的颗粒对间的x，y轴方向上关联扩散位移来计算样品中的表面流速。主要是选定较大间距s的颗粒对，计算其关联位移，利用分别从x、y两个方向上拟合关联位移，根据扩散时间的二次项系数计算表面流的速率，根据x、y两个方向的四种组合方式，分别从原始颗粒位置减去相应的漂移运动位移。本发明方法与传统方法相比具有更高统计效率和计算精度。

主权项

1.一种利用示踪粒子的关联扩散判断液体表面漂移运动方法，其特征在于：利用相距一定间距s的两颗粒间x、y轴方向上的关联扩散位移与扩散时间τ的关系判断样品中颗粒是否存在漂移运动，若F(τ)＝C²·τ²，则样品中颗粒存在漂移运动；若F(τ)＝0，则样品中颗粒不存在漂移运动；其中，为x、y轴方向上的颗粒i、j间的关联位移，F(τ)为液体漂移动运动引起的颗粒i、j间的关联位移，f(τ)为流体的流体力学相互作用引起的颗粒i、j间的关联位移；τ：扩散时间，为表面流速度关联函数；若根据系统中两颗粒间x、y轴方向上的关联扩散位移：判断出样品中示踪粒子存在漂移运动现象，则选择颗粒间距s较大的颗粒对，在x，y方向上计算其关联扩散位移随扩散时间τ的变化：利用多项式：y_x＝B_x·τ+C_x²·τ²，y_y＝B_y·τ+C_y²·τ²，分别从x,y两个方向上拟合根据其二次项拟合系数C_x、C_y计算漂移运动在x、y轴方向上的速率，v_x＝C_x，v_y＝C_y；其中，为颗粒i在x轴方向上的位移，为颗粒i在y轴方向上的位移，为颗粒j在x轴方向上的位移，为颗粒j在y轴方向上的位移,r^ij(t)为t时刻颗粒i，j间的实际间距，当r^ij(t)＝s时，δ[s‑r^ij(t)]＝1，当r^ij(t)≠s时，δ[s‑r^ij(t)]＝0，B_x，B_y为颗粒i，j间分别在x、y轴方向上的流体力学引起的关联位移；根据样品中距离s较大的颗粒对间的扩散位移关联用多项式y_x＝B_x·τ+C_x²·τ²，y_y＝B_y·τ+C_y²·τ²拟合出的漂移运动速率v_x＝C_x，v_y＝C_y，确定表面流漂移运动速度方向；设t时刻颗粒i原始位置为减去漂移运动位移：v_x·τ,v_y·τ后颗粒i位置为其计算过程为：根据计算得到的四组颗粒的新位置再次分别计算不同颗粒间距s所对应的颗粒间关联扩散位移从中选出对于所有颗粒间距s，线性较好的一组数据k是1、2、3、4中对应的一组,其所对应的v_x、v_y即是漂移运动的速率分量，v_x、v_y前面的符号即是漂移运动速度在x、y轴上的方向，其中τ为扩散时间。