Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:2412.00258

帮助 | 高级搜索

物理学 > 流体动力学

arXiv:2412.00258 (physics)
[提交于 2024年11月29日 ]

标题: 计算纳米梁在粘性流体中的多模随机动力学

标题: Computing the multimodal stochastic dynamics of a nanobeam in a viscous fluid

Authors:J. Barbish, M. R. Paul
摘要: 小弹性物体在流体中的随机动力学对于许多重要的新兴技术至关重要。 现在可以仅通过布朗运动来测量和利用弹性结构的高阶运动模式。 尽管存在针对理想条件的理论描述,但计算实验复杂条件下的随机多模态动力学非常具有挑战性。 我们展示了使用确定性有限元计算与涨落耗散定理相结合的方法,探索双固定梁的多模态随机动力学时,这是可能实现的。 我们采用了一种非常通用且灵活的有限元计算方法,仅通过单一确定性模拟即可同时量化多个模式的随机动力学。 我们考虑了梁内固有张力以及附近刚性边界通过粘性流体相互作用对动力学的影响。 我们量化了梁浸没在空气或水中时前十一阶弯曲模式的随机动力学。 在可能的情况下,我们将数值结果与理论进行比较,发现非常一致。 我们量化了计算方法的局限性,并描述了其适用范围。 这些结果为研究粘性流体中缺乏理论描述的复杂三维弹性结构的随机动力学奠定了基础。
摘要: The stochastic dynamics of small elastic objects in fluid are central to many important and emerging technologies. It is now possible to measure and use the higher modes of motion of elastic structures when driven by Brownian motion alone. Although theoretical descriptions exist for idealized conditions, computing the stochastic multimodal dynamics for the complex conditions of experiment is very challenging. We show that this is possible using deterministic finite element calculations with the fluctuation dissipation theorem by exploring the multimodal stochastic dynamics of a doubly-clamped nanobeam. We use a very general, and flexible, finite-element computational approach to quantify the stochastic dynamics of multiple modes simultaneously using only a single deterministic simulation. We include the experimentally relevant features of an intrinsic tension in the beam and the influence of a nearby rigid boundary on the dynamics through viscous fluid interactions. We quantify the stochastic dynamics of the first eleven flexural modes of the beam when immersed in air or water. We compare the numerical results with theory, where possible, and find excellent agreement. We quantify the limitations of the computational approach and describe its range of applicability. These results pave the way for computational studies of the stochastic dynamics of complex 3D elastic structures in a viscous fluid where theoretical descriptions are not available.
评论: 29页,5幅图
主题: 流体动力学 (physics.flu-dyn) ; 统计力学 (cond-mat.stat-mech); 应用物理 (physics.app-ph)
引用方式: arXiv:2412.00258 [physics.flu-dyn]
  (或者 arXiv:2412.00258v1 [physics.flu-dyn] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.00258
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: Journal of Applied Physics, 136, 234502 (2024)
相关 DOI: https://doi.org/10.1063/5.0241979
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: M. R. Paul [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2024 年 11 月 29 日 21:01:47 UTC (1,456 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
physics.app-ph
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2024-12
切换浏览方式为:
cond-mat
cond-mat.stat-mech
physics
physics.flu-dyn

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号