С. И. Мартынов, Л. Ю. Ткач

БОУ ВО «Сургутский государственный университет» (г. Сургут, Российская Федерация)

Аннотация. На основе гидродинамического механизма, учитывающего взаимодействие всех частиц, проведено численное моделирование формирования динамической структуры в результате коллективной динамики вращающихся частиц в вязкой жидкости. Считается, что частицы обладают магнитным моментом и приводятся во вращение внешним переменным однородным магнитным полем. Представлены результаты численного моделирования коллективной динамики для трех исходных структур, которые могут быть образованы дипольными частицами за счет взаимодействия между собой в отсутствии внешнего магнитного поля. Такие равновесные структуры представляют собой прямолинейную цепочку, замкнутую цепочку и периодическую структуру в виде плоской системы цепочек частиц. Вращение частиц приводит окружающую их жидкость в движение, течение которой создает гидродинамические силы и моменты, перемещающие частицы. Коллективная динамика системы вращающихся частиц приводит к формированию из первоначальной структуры новой динамической, имеющей свои характерные особенности для каждого рассмотренного случая. Проводится качественное сравнение результатов динамики системы частиц, приходящих в движение за счет действия или внешнего момента, или внешней силы. Предложенный гидродинамический механизм формирования динамической структуры в результате коллективной динамики системы вращающихся частиц может быть использован для управления структурообразванием в системе жидкость-частицы.

Ключевые слова: коллективная динамика, динамическая структура, численное моделирование, вязкая жидкость, гидродинамическое взаимодействие, вращающиеся частицы

Для цитирования: Мартынов С. И., Ткач Л. Ю. Гидродинамический механизм формирования динамической структуры системы вращающихся частиц // Журнал Средневолжского математического общества. 2024. Т. 26, № 2. С. 175–194. DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.26.202402.175-194

Информация об авторах:

Мартынов Сергей Иванович, д-р физ.-мат. наук, главный научный сотрудник, БОУ ВО «Сургутский государственный университет» (628412, Россия, г. Сургут, пр. Ленина, д. 1), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6420-3315, martynovsi@mail.ru

Ткач Леонилла Юрьевна, научный сотрудник, БОУ ВО «Сургутский государственный университет» (628412. Россия, г. Сургут, пр. Ленина, д. 1), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8814-9285, leonilla7777@mail.ru