基于耗散粒子动力学的高分子流体数值模拟

来源 :中北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whf19
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着计算机技术的发展,计算机数值模拟计算广泛应用于各个领域。流动数值模拟是解决复杂流动问题的有效手段。宏观的计算流体力学(CFD)和微观的分子动力学(MD)方法都在流动数值模拟中得到了广泛的推广。介于宏观和微观之间的介观尺度,相较于宏观模拟可以处理不满足连续介质理论的流动问题,又比微观模拟能够处理更大计算尺度的问题,效率更高,对于研究相对分子量大的高分子流体有着较好的适应性。高分子流体包括高分子熔体和高分子溶液,是具有流变性质的复杂流体。本文选取高分子流体为研究对象,采用介观模拟方法之一的耗散粒子动力学方法,模拟高分子流体的流动特性,从而对高分子流体在介观尺度上的加工和运输研究奠定基础。论文的主要工作如下:(1)运用耗散粒子动力学方法对牛顿流体的库埃特流动和泊肃叶流动进行了数值模拟,求解了两种流动的速度分布和剪切应力分布,并与理论分析得到的精确解对比,验证了算法和系数选取的正确性,为高分子流体的流动模拟奠定基础。(2)研究了耗散粒子动力学方法的并行计算,通过对比不同数目处理器节点的并行计算结果,验证了并行计算的可行性。计算得到了并行计算的加速比和并行效率,并研究了处理器网格排布对并行效率的影响。(3)运用耗散粒子动力学模拟高分子熔体和高分子溶液的流动行为。首先模拟了高分子流体在简单剪切作用下的流动性质。模拟中采用Lees-Edwards边界处理方法代替传统的冻结壁面粒子的方法,求解了不同类型的高分子流体的简单剪切流动的速度分布和剪切应力,通过黏度与剪切速率之间的关系研究了高分子流体剪切变稀的流变属性。然后采用反转泊肃叶流动模型,模拟高分子熔体的流动,并以幂律模型来表征高分子熔体的流变性。最后,利用反转泊肃叶流动模型对高分子溶液的流动性质进行了数值模拟,分别从驱动力大小、高分子链长、溶剂品质和高分子浓度四个方面研究了高分子溶液在流经通道时的高分子链分布及速度分布的影响因素。Lees-Edwards边界条件和反转泊肃叶流动相比较与传统的冻结壁面粒子的库埃特流动和泊肃叶流动数值模拟相比,实现了周期性边界的实施,消除了近壁面粒子波动对模拟结果的影响。
其他文献
本文以酸凝固天然橡胶(NR-a)为对照,主要采用核磁共振交联密度仪(NMR-CDS) ,橡胶加工分析仪(RPA) ,研究了甜菜碱以及微生物凝固对天然橡胶结构与性能的影响。考察了天然橡胶的硫化
植物组织培养具有专业性强、实验操作要求高的特点,为保证其教学质量和效果,需制订科学的课程内容,切实步入实验体系之路,完善与之相应的实验项目建设,使学生在课堂教学的学
一、人类学中田野研究的涵义作为文化人类学的核心,田野研究既是一个人为的过程,也是一个科学的过程。因为文化人类学家不同于所谓“硬科学”的研究者,他们调查和研究的是人
目的探讨维持性血液透析患者动静脉内瘘失功的原因及其护理方法。方法选择我院收治的55例维持性血液透析且发生动静脉内瘘失功的患者进行回顾性分析,分析他们的发生原因,总结
负荷开关与熔断器的配合是现阶段进行配电变压器过流保护的一个重要措施。论文主要首先论述了选择熔断器的基本原理和条件,再通过阐述配电变压器中的过流保护中负荷开关与熔断
<正>网络型开设赌场罪是指利用互联网、移动通讯终端等传输赌博视频、数据,组织赌博的违法活动。最高法、最高检、公安部《关于办理网络赌博案件适用法律若干问题的意见》[20
<正>新陈代谢是身体将所摄取的食物转换成能量并排出废物的过程。提高新陈代谢不仅能加速减重,更与人体健康息息相关。有序健康的新陈代谢,能够增强身体的免疫机制;当新陈代
本文利用[1]中的马氏决策模型,用FORTRAN语言设计了此模型中的计算程序。通过程序我们得到股票买进、卖出的最佳稳定策略及投资所得的最佳期望报酬。
我国与周边各国提出"一带一路"战略构想,符合沿线各国的利益需求,为周边国家实施战略互补,进一步实现开放和发展创造了新的契机。在这一背景下,广东省率先制定出"一带一路"的
<正>辨识体质治疗疾病是中医整体观念的具体体现。不同体质的小儿对同一病邪的具体反应有不一致性,同一病邪对不同体