基于耗散粒子動(dòng)力學(xué)的流體流動(dòng)模擬.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)已經(jīng)成為科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)模擬可節(jié)省人力、物力，縮短實(shí)驗(yàn)周期，先驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的可行性，預(yù)測實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。還可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下達(dá)不到的模擬，如高溫等離子體、核反應(yīng)堆模擬等。如今，計(jì)算機(jī)模擬已應(yīng)用到幾乎所有的應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域，如材料科學(xué)、生命科學(xué)、天體學(xué)、氣象學(xué)以及建筑、工程學(xué)等方面。本論文著眼于流體流動(dòng)的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬。重點(diǎn)研究了基于耗散粒子動(dòng)力學(xué)的poiseuille流的流動(dòng)模擬以及介觀尺度通道內(nèi)多相

2、流體的流動(dòng)模擬。
　　文章首先從選題背景入手，介紹了耗散粒子動(dòng)力學(xué)（DPD）的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。然后介紹全文的理論基礎(chǔ)，也即耗散粒子動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)包括：理論模型、數(shù)值積分方法、與真實(shí)流體的映射、邊界條件、DPD方法的改進(jìn)和應(yīng)用、無量綱化、DPD程序流程等。有了理論基礎(chǔ)，這樣就有了研究工作的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　其次介紹了流體流動(dòng)模型（分子模型與連續(xù)介質(zhì)模型），以及poiseuille流模型。推導(dǎo)了DPD模擬poiseuille流動(dòng)

3、中需要的公式以及參數(shù)，并求出了poiseuille流的理論解析解。重點(diǎn)研究耗散力權(quán)函數(shù)表達(dá)式的修正和指數(shù)s對系統(tǒng)中的施密特?cái)?shù)和耗散粘度的影響，建立詳細(xì)的研究方案，對兩無限長平板之間的poiseuille流進(jìn)行了模擬。具體分析了s=1/2,s=2兩種指數(shù)下的poiseuille流動(dòng)，得出最終流體的流動(dòng)速度，系統(tǒng)溫度、密度等。分析得出在指數(shù)s=1/2時(shí)流體的最終速度更接近解析解。
　　最后應(yīng)用耗散粒子動(dòng)力學(xué)（DPD）模擬Y型通道內(nèi)的兩

4、相流動(dòng)，鑒于poiseuille流動(dòng)的模擬結(jié)果我們采用耗散力權(quán)函數(shù)的指數(shù)為：s=1/2,粒子間的保守力權(quán)函數(shù)采用兩種不同類型的光滑函數(shù)構(gòu)造，并對比兩者之間的模擬結(jié)果。第一種采用三次光滑函數(shù)構(gòu)造粒子之間的保守力權(quán)函數(shù)，并應(yīng)用此模型計(jì)算模擬Y型通道內(nèi)的兩相流模擬，第二種采用四次光滑函數(shù)構(gòu)造粒子之間的保守力權(quán)函數(shù)，并應(yīng)用于模擬Y型通道內(nèi)的兩相流模擬。分析對比采用三次光滑函數(shù)時(shí)與采用四次光滑函數(shù)時(shí)的模擬結(jié)果，得出采用四次光滑函數(shù)進(jìn)行模擬時(shí)的遠(yuǎn)程