两相流体的界面性质及形态演变的介观模拟研究

来源 :中国科学院化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:husong724
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耗散粒子动力学(DissipativeParticleDynamics,DPD)方法是在分子动力学与气体格子法的基础上发展起来的一种能够模拟复杂流体的介观模拟方法。DPD模型在发展中综合了分子动力学和Lattice-GasAutomata(LGA)方法的长处,避免了LGA模型中的格子问题,却保留了LGA模型的简洁,同时DPD模型的计算步长可以比分子动力学大得多。与其它介观模拟方法相比,耗散粒子动力学方法简单、功能强大、效率较高。本人在前人的研究基础上,对计算程序中链表更新方式进行了改进,增加了可以计算的粒子种类,改进了参数输入方式,并可以计算含固定相的体系。 实验上在用液滴回缩法(DeformedDropRetractionMethod-DDRM)测量不相容共混聚合物间界面张力时,对椭球形状的影响有所争议,所用形状参数也不是非常理想。我们通过研究指出,椭球的初始几何形状确实会影响界面张力的测量,并给出了判定椭球形状是否合适的参数。在比较了计算界面张力所用两个形状参数D与(a2-b2)后,提出了一个新的形状参数P,该参数包含了椭球三维的几何信息,经验证比前两个形状参数能在椭球更大变形范围内计算界面张力。经比较三位实验工作者的研究数据,找到了一个相对最适合测量界面张力的椭球变形范围,并得到了我们模拟结果的验证。 还考查了界面张力对共混物形态结构的影响,结果显示界面张力小时共混相界面层窄,界面张力大时界面层宽。通过模拟底面对薄膜的诱导作用,验证了薄膜发生相反转的机理。另外还进行了复杂流体的剪切流动初步研究,简单比较了三种高分子链模型,初步研究了高分子链的取向对界面张力的影响,提出了线团粒子动力学的概念。
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