Matlab 模拟主动布朗运动粒子的运动

资 源 简 介

Matlab 模拟主动布朗运动粒子的运动

详 情 说 明

在复杂流体系统中，主动布朗运动粒子的动力学行为一直是研究热点。本文介绍如何使用Matlab模拟这类特殊粒子的运动特性。

主动布朗运动与传统布朗运动的关键区别在于粒子具有自主推进能力。我们建立的模型主要考虑三个核心要素：自主推进力、随机热涨落力和介质阻力。在多孔介质环境中，粒子会受到额外的空间约束效应。

模拟过程采用Langevin方程框架，其中自主推进速度项表现为定向的持续运动趋势。随机涨落力通过高斯白噪声实现，反映环境的热扰动。介质阻力则与粒子瞬时速度成正比，这个阻尼系数可根据具体流体特性调整。

多孔介质的影响通过周期性边界条件和随机分布的障碍物来体现。当粒子接近障碍物边界时，会触发反弹机制，这可以通过判断粒子位置与障碍物几何关系来实现。值得注意的是，主动粒子的持续运动会使其表现出不同于被动粒子的聚集行为。

在参数设置方面，关键是平衡自主推进强度与随机扩散系数的比值。这个比值决定了粒子运动从定向为主转向随机为主的临界点。通过调整时间步长和总模拟时长，可以捕捉到不同时间尺度下的运动特征。

这种模拟方法可延伸研究活性物质集群行为，为理解微生物在复杂环境中的运动模式提供数值实验基础。后续可进一步引入粒子间相互作用或外部引导场等扩展因素。