纳米流体液滴的耗散粒子动力学模拟

采用在介观尺度下适用的耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics, DPD)方法, 对考虑静电力作用的纳米流体系统进行建模, 研究了在纳米颗粒带电量和浓度影响下纳米流体液滴接触角的变化. 通过对实验过程进行的数值模拟, 得到了定性相同的结果.     

高分子液滴碰撞的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学模拟了剪切流中两个变形的高分子液滴相互碰撞过程.高分子液滴由多根有限拉伸非线性弹性珠簧链(FENE链)构成.研究了碰撞分离和碰撞聚合两种情形.讨论了由于剪切流导致的液滴自扩散现象.除了Ca与粘性比之外,液滴之间的界面张力系数对于两个液滴碰撞后聚合或者分离过程有重要的影响.当液滴之间存在界面张力,一定条件下可形成复合液滴.剪切流条件下,组成复合液滴的两个子液滴会出现相互翻滚现象.     

耗散粒子动力学在流动数值模拟中的应用

对耗散粒子动力学方法在流动问题中的应用进行了理论及数值研究，给出了耗散流体粒子运动的控制方程组、边界条件、数值方法及随机数据统计方法等．提出用固壁粒子层结合流体粒子反弹运动的方法来处理固壁边界有滑移流动边界条件，有效地消除了目前耗散粒子动力学及分子动力学模型在固壁附近的粒子密度波动问题．利用该方法编程计算了2类流动问题：方腔驱动流动与泊肃叶流动，计算结果与现有的理论及数值结果比较吻合，验证了所采用的数学模型、计算方法在流动数值模拟中的可行性及潜在优势．     

微通道中液滴的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学（DPD）对三维微通道中的液滴动力学进行了研究．通过提高两种流体之间的保守力系数获得不互溶的两种流体,并分析了相应的Flory—Huggins模型中的X参数．DPD计算所获得的表面张力与Groot等给出的理论公式相符合．计算采用消息传递并行计算技术（MPI）,计算过程模拟了高分子液滴穿过突扩突缩通道时的形态变化．计算结果表明,不同尺寸的高分子液滴穿过微通道所需要的时间不同,随着液滴直径与通道高度比值的增加,所需时间单调上升,但上升的趋势逐渐减缓．     

耗散粒子动力学的发展与应用简述

耗散粒子动力学作为一种介观尺度的模拟方法已经形成了自己的体系,由于在模拟复杂流体方面的优势,一直受到国内外学者的关注,因此简述耗散粒子动力学的发展与应用是有一定必要性的,文章首先介绍耗散粒子动力学（dissipative paticle dynamics,DPD）的发展以及耗散粒子动力学的提出、理论模型、积分方法等,接着简述耗散粒子动力学在各领域的应用.最后总结DPD的发展与应用概况.     

蝌蚪型嵌段共聚物的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学模拟方法研究了二维蝌蚪型嵌段共聚物的微观相分离,得到了相形貌与蝌蚪型嵌段共聚物尺寸的依赖关系．通过计算结构因子,对相图的结构进行了分析．模拟结果揭示了本体中影响蝌蚪型嵌段共聚物微观相分离的主要因素．     

聚丙烯/聚苯乙烯共混体系相态结构的耗散粒子动力学模拟

通过计算Flory-Huggins相互作用参数,采用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)模拟方法对聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)共混体系的相态结构进行研究.结果表明,共混体系温度越高,剪切速率越大,则分散相的分散性越好,颗粒尺寸越小.通过对分散相聚并过程的观察,发现剪切过程又能诱导聚并发生.另外,随着PS相对分子质量的增加,PS相的黏度增加,造成PP和PS黏度比变大,分散相尺寸差异变大.     

方形通道内流体流动的耗散粒子动力学并行计算

利用耗散粒子动力学(DPD)对方形通道内流体流动进行了模拟.通道壁面由3层粒子组成.在壁面附近实施了无滑移边界条件,在流动方向实施了周期性边界条件.计算中对每一颗粒子施加重力,从而驱动整个流体流动.计算结果表明,流体充分发展的速度分布与基于N-S方程的数值模拟结果一致.并行计算结果表明,DPD很适合于并行计算.与每个节点所处理的总的粒子数目相比,只有少数粒子参与通信,因此能够获得较高的并行效率.当节点数目为18时,并行效率仍然在80%以上.     

耗散粒子动力学平衡并行算法的实现

提出了一种耗散粒子动力学（DPD）的平衡并行（BPDPD）算法,解决了传统DPD程序计算时间过长的问题。通过动态的划分模拟空间实现了节点间的负载均衡,并且运用子节点数据本地重建机制有效减少了节点通信的数据量。对锚定蛋白质的聚集做了模拟,实验结果显示,该算法有效的减少DPD模拟的时间,并在10节点的集群上得到了6.3的加速比。     

表面活性剂在微胶囊表面吸附的动力学模拟

采用耗散粒子动力学(Dissipative Particle Dynamics,DPD)方法,模拟了表面活性剂在接枝型两亲性共聚物形成的微胶囊表面的吸附情况。对亲水性聚合物的接枝密度和长度对表面活性剂吸附的影响进行了研究。结果表明,接枝亲水性聚合物能有效的阻止表面活性剂在微胶囊表面的吸附,当接枝长度不变时,接枝密度在2~5根枝时既能有效的阻止表面活性剂的吸附,又能保持微胶囊的形状,此时,亲水部分与憎水部分的体积比在0.1667~0.4167之间;当接枝密度固定时,接枝长度大于4个珠子时就能有效的阻止表面活性剂的吸附。     

两嵌段共聚物在本体中自组装的耗散粒子动力学模拟研究

采用耗散粒子动力学(Dissipative particle dynamics,DPD)方法研究了线形两嵌段共聚物在本体中的自组装。通过改变两嵌段共聚物之间的比例、相互作用参数以及盒子的大小来研究对自组装结构的影响。这些模拟结果不仅与理论预测和实验结果相一致,而且证明了耗散粒子动力学方法是一种非常适合研究嵌段共聚物自组装行为的重要方法。     

星形两嵌段共聚高分子薄膜微相分离的耗散粒子动力学模拟

 利用耗散粒子动力学模拟研究两类典型的星形两嵌段共聚高分子薄膜的微相分离行为,观察到一系列有序结构,并获得相应的相图.结果表明：(A_x)₄(B_y)₄体系的相图比(A_xB_y)₄体系具有更明显的对称性,且前者比后者更易发生相分离,这与体相中的情况相近,而同等条件下,后者比前者更易形成岛状结构;组成相同的星形共聚高分子体系在体相与薄膜中所形成的介观结构之间存在对应关系,且一维受限能够使得该体系所形成的微相分离结构更为多样化;较小的薄膜厚度与较强的A-B组分间的排斥作用均有利于增强所形成结构的有序性.     

星形共聚高分子微相分离的DPD模拟

用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法研究了两种不同类型四臂星形两嵌段共聚物(A)4(B)4和(AB)4的微相分离,得到了体心立方球状、六方圆柱、层状、多孔层状和双连续螺旋状等几种稳定的介观结构以及一些过渡态结构。结果表明:其微相分离行为在总体上与线性和环状两嵌段共聚高分子相类似,而(A)4(B)4比(AB)4更容易发生相分离。介观层次上的计算机模拟可以作为对理论研究的一种补充,从而能够提供更为详细的信息。     

耗散粒子动力学中Lees-Edwards边界条件的实施

结合元胞分割法以及改进的velocity-Verlet算法讨论了Lees-Edwards边界条件在耗散粒子动力学中的实施,并将模拟结果与前人的工作进行了对比分析.所得到的速度、密度、温度、压力以及应力分布等与预期一致,尤其当耗散力系数γ提高到100时,系统中的各参数分布仍然是均匀的.表明高耗散率条件下,在耗散粒子动力学中应用Lees-Edwards边界条件仍然有效,笔者提出了与文献[21]不一致的观点.