检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2015年第5期64卷 270-278页

作者：王宇翔陈硕同济大学航空航天与力学学院上海200092

超疏水表面因其优异的自洁作用一直是表面科学领域关注的重点.本文使用多体耗散粒子动力学(many-body dissipative particle dynamics,MDPD)方法模拟研究了不同粗糙结构下液滴的浸润特性,并与Cassie-Baxter理论进行了对比.研究使用了一... 详细信息

超疏水表面因其优异的自洁作用一直是表面科学领域关注的重点.本文使用多体耗散粒子动力学(many-body dissipative particle dynamics,MDPD)方法模拟研究了不同粗糙结构下液滴的浸润特性,并与Cassie-Baxter理论进行了对比.研究使用了一种具有长吸短斥作用的流固作用函数来获得不同的液滴浸润性,并利用一种简洁的数值方法来测量接触角.模拟结果表明本研究方法能够稳定地捕捉到液滴在粗糙表面的静态和动态特性.模拟了粗糙结构对三相接触线运动的黏滞作用,与物理实验结果相符合,表明Cassie-Baxter理论在实际应用中尚存在一定局限性.研究分析了在动态铺展过程中的能量转化关系,并指出在低值表面容易引起液滴反弹.

关键词：液滴模型接触角表面粗糙度多体耗散粒子动力学

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带自由面流体的多体耗散粒子动力学模拟

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物理学报 2014年第8期63卷 221-229页

作者：周楠陈硕同济大学航空航天与力学学院上海200092

利用多体耗散粒子动力学(MDPD)方法对介观尺度下液滴动力学进行了模拟分析,探讨了MDPD系统中液气共存界面的形成,并对表面张力进行了模拟研究,研究结果表明,MDPD方法形成的液气共存界面满足Laplace定律,通过改变不同的粒子间保守力作用... 详细信息

利用多体耗散粒子动力学(MDPD)方法对介观尺度下液滴动力学进行了模拟分析,探讨了MDPD系统中液气共存界面的形成,并对表面张力进行了模拟研究,研究结果表明,MDPD方法形成的液气共存界面满足Laplace定律,通过改变不同的粒子间保守力作用参数,获得了液滴在固体壁面上不同的接触角,并研究了保守力作用参数与接触角之间的变化规律,进一步模拟了液滴在复杂微通道内的流动,研究结果有助于解释带自由面流体在粗糙表面上的运动行为。

关键词：多体耗散粒子动力学自由面液滴静态接触角

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嵌段共聚物组成对薄膜形貌影响的多体耗散粒子动力学研究

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高等学校化学学报 2011年第10期32卷 2421-2426页

作者：李延春刘鸿黄旭日孙家锺吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130023

利用多体耗散粒子动力学(Multibody Dissipative Particle Dynamics,Multibody DPD)方法研究了在溶剂蒸发条件下,嵌段共聚物在表面自组装形成薄膜的过程,分别考虑了两嵌段共聚物和三嵌段共聚物及不同组成对薄膜形貌的影响.模拟得到了无... 详细信息

利用多体耗散粒子动力学(Multibody Dissipative Particle Dynamics,Multibody DPD)方法研究了在溶剂蒸发条件下,嵌段共聚物在表面自组装形成薄膜的过程,分别考虑了两嵌段共聚物和三嵌段共聚物及不同组成对薄膜形貌的影响.模拟得到了无序状薄膜和层状薄膜,并计算了这些薄膜的序参量和薄膜厚度随时间的演化.结果表明,嵌段共聚物的组成对薄膜厚度几乎没有影响,当某种组分的链段很短时,只能形成序参量较小的无序薄膜,相反,则可以得到序参量较大的层状薄膜.

关键词：表面多体耗散粒子动力学嵌段共聚物薄膜

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蒸汽诱导梳型嵌段共聚物成膜的多体耗散粒子动力学研究

蒸汽诱导梳型嵌段共聚物成膜的多体耗散粒子动力学研究

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2013年全国高分子学术论文报告会

作者：李延春李洋吕中元吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室

利用多体耗散粒子动力学方法研究了蒸汽诱导梳型嵌段共聚物在表面自组装形成薄膜的过程,分别考虑了蒸汽和表面对薄膜结构和性质的影响。我们模拟得到了层状中夹杂着层状的有序薄膜,球状薄膜和无序状薄膜,并计算了这些薄膜的序参量和薄... 详细信息

利用多体耗散粒子动力学方法研究了蒸汽诱导梳型嵌段共聚物在表面自组装形成薄膜的过程,分别考虑了蒸汽和表面对薄膜结构和性质的影响。我们模拟得到了层状中夹杂着层状的有序薄膜,球状薄膜和无序状薄膜,并计算了这些薄膜的序参量和薄膜厚度随时间的演化。结果表明,蒸汽和表面共同决定了薄膜的厚度、薄膜的形貌和有序程度。

关键词：多体耗散粒子动力学梳型嵌段共聚物蒸汽薄膜

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带有微结构的超疏水表面液滴撞击特性的多体耗散粒子动力学研究

带有微结构的超疏水表面液滴撞击特性的多体耗散粒子动力学研究

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第八届全国流体力学学术会议

作者：王宇翔陈硕同济大学航空航天与力学学院

液滴在固体表面的浸润性一直是表面科学领域的研究焦点,其中超疏水表面以其优异的自洁性能更是引起人们的广泛关注。采用介观数值模拟方法多体耗散粒子动力学方法对液滴在带有微结构的表面的撞击特性进行研究,研究包括不同Cassie系数(... 详细信息

液滴在固体表面的浸润性一直是表面科学领域的研究焦点,其中超疏水表面以其优异的自洁性能更是引起人们的广泛关注。采用介观数值模拟方法多体耗散粒子动力学方法对液滴在带有微结构的表面的撞击特性进行研究,研究包括不同Cassie系数(φs)和不同撞击速度下引起的动态接触角、接触线变化,以及液滴在表面的铺展和反弹与φs和撞击速度的关系。研究中使用了一种线性吸引和线性排斥拼接成的带有"长程吸引,短程排斥"特点的流固耦合函数,该函数形式简单且能灵活地构造出具有各种浸润性的流固作用表面。研究中还介绍了一种利用简单的几何关系准确测量接触角的带有统计特性数值方法。该研究所得的模拟结果与Cassie-Baxter理论符合的较好,即越小的φs会产生越大的接触角。研究发现在φs=0.2时(即小的φs下),速度较小时液滴铺展在超疏水表面,速度较大时则引起液滴反弹,而在φs=0.4时,引起反弹的速度较大,在较大的φs(φs=0.6)和均质固体表面(φs=1),则只有铺展发生。液滴反弹时的接触时间分别随着撞击速度和φs的增大而增大,其中φs小的接触时间较短。研究还发现了动态接触角和接触线曲线变化的2种形态——前进型曲线和后退型曲线,根据这2种曲线形态能判断到达稳定状态的接触角是前进接触角还是后退接触角。研究为设计超疏水表面提供了详细的模拟信息。

关键词：液滴表面粗糙度接触角多体耗散粒子动力学

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液滴聚结动态特性与多体耗散粒子动力学分析

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集成电路应用 2024年第7期41卷 390-391页

作者：王璐瑶上海工程技术大学上海201620

阐述提高冷凝效率并预防结冰,采用多体耗散粒子动力学(MDPD)方法,模拟两个液滴合并弹跳过程中的动态过程以及跳跃现象,并且探讨这一现象的原理。

关键词：数值模拟聚结跳跃多体耗散粒子动力学

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基于多体耗散粒子动力学的液滴撞击细杆研究

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山东化工 2023年第8期52卷 213-216页

作者：刘华建曹达敏上海工程技术大学上海201620

液滴碰撞细杆的现象在固液分离和玻璃棉制造等方面有着重要的应用,采用了多体耗散粒子动力学(MDPD)模拟液滴碰撞圆柱形杆,研究了不同碰撞速度,不同液滴直径以及不同杆的高度对于扩散系数、最大扩散系数的影响。结果表明,液滴的碰撞结果... 详细信息

液滴碰撞细杆的现象在固液分离和玻璃棉制造等方面有着重要的应用,采用了多体耗散粒子动力学(MDPD)模拟液滴碰撞圆柱形杆,研究了不同碰撞速度,不同液滴直径以及不同杆的高度对于扩散系数、最大扩散系数的影响。结果表明,液滴的碰撞结果可以分为三种类型,随着碰撞速度和细杆与壁面间高度的改变会导致不同的结果。

关键词：多体耗散粒子动力学数值模拟液滴碰撞

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基于耗散粒子动力学的体相纳米气泡稳定性研究

基于耗散粒子动力学的体相纳米气泡稳定性研究

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作者：冯睿昆明理工大学

学位级别：硕士

纳米气泡在生物加速生长、矿物浮选、药物运输等等领域扮演着重要的角色。纳米气泡中的体相纳米气泡较为特殊,其稳定性与经典理论的预测不符。实验上观测到的纳米气泡可以数十个小时甚至数天的稳定存在。这种不符合预期的结果引起了科... 详细信息

纳米气泡在生物加速生长、矿物浮选、药物运输等等领域扮演着重要的角色。纳米气泡中的体相纳米气泡较为特殊,其稳定性与经典理论的预测不符。实验上观测到的纳米气泡可以数十个小时甚至数天的稳定存在。这种不符合预期的结果引起了科学家们对纳米气泡稳定性机制的深入探讨。耗散粒子动力学作为一种自下而上的粗粒化介观模拟方法应运而生,通过将粒子间的作用力拆分为保守力、耗散力和随机力,来简化更微观的分子和原子之间的作用力,降低了计算资源的消耗,扩大了研究体系,符合纳米气泡实验观测的时间和空间尺度,使得该方法对于纳米气泡稳定性的研究具有较好的优势。本文的研究主要包括三个部分。首先,通过耗散粒子动力学构建两种体相纳米气泡模型。以不溶体相纳米气泡模型为基础,通过修正气液之间的吸引力幅度,构建了可溶的体相纳米气泡。并对构建的可溶体相纳米气泡体系进行验证,结果显示该气泡的内外压差特性符合杨拉普拉斯方程的预测。进而计算获得了可溶体相纳米气泡的内部压力、密度和和均方根位移,结果显示可溶体相纳米气泡表面的高密度层会维持气泡自身稳定。其次,依据耗散粒子动力学自身控压优势,将耗散粒子动力学的控压方法与分子动力学的控压方法相结合,提出新型控压方法,并以系统的温度和压力作为指标,验证了新型控压方法的有效性和合理性。将周期性压力变化过程进行了拆分和简化,通过理论计算模拟了压力波动产生稳定纳米气泡的过程。研究结果显示,在封闭的空间中减压会导致纳米气泡的大量产生,加压会导致不稳定纳米气泡的溶解,而稳定的纳米气泡则会持续存在。最后,基于构建的可溶纳米气泡模型和提出的新型控压方法,搭建了有机皮肤纳米气泡模型,并对其稳定性进行了研究。通过对溶液和有机皮肤的张力和粘度的计算来区分两者的性质,当纳米气泡表面的有机皮肤厚度较薄时,有机皮肤会收缩成有机液滴;相反,当有机皮肤较厚时,有机皮肤会稳定覆盖在纳米气泡表面。两种不同的有机皮肤模型对纳米气泡的稳定性会产生不同的影响,当气体不溶于有机皮肤时,有机皮肤越厚,纳米气泡越稳定;当气体溶解度在有机皮肤和溶液中一致时,有机皮肤越薄,纳米气泡溶解在有机皮肤中越少,纳米气泡就会越稳定。本文对体相纳米气泡系统的搭建和体相纳米气泡稳定性的研究具有重要的理论意义。

关键词：多体耗散粒子动力学介观模型纳米气泡拉普拉斯压力稳定性

来源：评论

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多元相分离及气液共存耗散粒子动力学模拟

多元相分离及气液共存耗散粒子动力学模拟

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作者：张文玲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

多元相分离及气液共存是复杂多相流研究的重要领域，应用范围广泛。复杂多相流体系中各相具有不同的变量，相间界面会发生改变，相间存在质量和热量传递，同时涉及水力学不平衡及热力学不平衡，比单相复杂得多。耗散粒子动力学(Dissipat... 详细信息

多元相分离及气液共存是复杂多相流研究的重要领域，应用范围广泛。复杂多相流体系中各相具有不同的变量，相间界面会发生改变，相间存在质量和热量传递，同时涉及水力学不平衡及热力学不平衡，比单相复杂得多。耗散粒子动力学(Dissipative particle dynamics, DPD)是一种新型的基于粒子运动的介观数值模拟方法，可以避免格子方法中对界面的捕获及追踪，较易获得相分布，在复杂流体模拟实验方面具备一定的优势，是多元系统模拟的有效手段。在DPD的基础上提出的多体耗散粒子动力学(Many body dissipative particledynamics, MDPD)改进了保守力的定义式，可以模拟气液共存的两相流系统。本文基于耗散粒子动力学这一新型介观数值模拟方法，对多元相分离、混合过程，气液共存系统在无重力及微重力条件下的液滴聚集现象进行了全面的数值模拟实验研究。验证了两个流动基准数值实验：Poiseuille流和纯剪切流，检验不同边界条件处理方法的效果，得到了实现无滑移边界条件的最佳处理方案。动态实现了多元相分离及混合过程，界面张力随着不同组元间保守力系数的增加而变大，验证了界面张力随着温度升高而下降，界面张力是维持稳定界面的关键因素，温度超过临界点之后，无法形成稳定界面。采用MDPD方法模拟气液共存系统，动态记录了液滴在无重力和微重力条件下的聚集成形过程，得到了通过液滴中心的液滴密度及温度、压力分布；同时模拟了微重力下壁面对液滴成形的影响，定量分析了微重力条件下液滴的形态及液滴在壁面上的铺展行为，为微重力环境气液界面特性，液滴聚集行为研究开辟了新的有效的研究途径和数值模拟实验方法。

关键词：耗散粒子动力学多体耗散粒子动力学多元相分离气液共存液滴成形微重力

来源：评论

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受限几何形状中及不同湿润性表面上的复杂流体行为

受限几何形状中及不同湿润性表面上的复杂流体行为

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作者：曹昱浩

学位级别：博士

这篇论文分为三个部分。第一部分我们探讨了高浓度单分散乳液在微通道中的软玻璃流动。这些乳液具有堵塞结构，表现出复杂的流动特性，目前尚未完全被理解。我们使用耗散粒子动力学法对其流动行为进行了详细的研究。我们对不同分辨率和... 详细信息

这篇论文分为三个部分。第一部分我们探讨了高浓度单分散乳液在微通道中的软玻璃流动。这些乳液具有堵塞结构，表现出复杂的流动特性，目前尚未完全被理解。我们使用耗散粒子动力学法对其流动行为进行了详细的研究。我们对不同分辨率和示踪剂尺寸的局部流动曲线进行分析，发现在低分辨率下，速度曲线与实验观察一致，但在高分辨率下则有所偏离，因其在剪切区域呈现阶梯状的变化。液滴分布表明，在剪切区域形成了分层结构，且随着压力降的增加而扩展。肇因於不同层间液滴交换不频繁发生，导致速度产生突然变化。此外，在高压力降下，之前在塞状区域中的均匀液滴分布也转变为分层结构。这些发现显示了高浓度乳液在受限环境中的非均匀结构，对其流动行为有显着影响。第二部分我们使用耗散粒子动力学模拟研究了在平滑和粗糙表面上高度变形液滴的滑动行为。在平滑表面上，随着驱动力增加，出现了四种不同的状态：几乎球形液滴、椭圆形、没有颈部的拉长形状，以及具有波动滑动速度的振荡拉长形状。粗糙表面上出现了在平滑表面上不存在的角状液滴，且在较高的驱动力下，形成尖峰和珍珠状结构。平滑表面上的混乱破碎，与粗糙表面上的收缩不同，是由於不稳定的流场。在考虑表面湿润性和粗糙度效应下，我们推导出基於表面速度的滑动速度和修正驱动力之间的线性关系。第三部分我们研究了奈米通道中受宽度影响(即通道宽度依赖)的黏度和滑移长度。使用耗散粒子动力学法分别在Poiseuille和Couette流系统中研究了黏度和滑移长度。模拟结果显示，在较小通道中，黏度和滑移长度随通道宽度增加而增加，但在较大通道下会趋向体相之定值。随着表面湿润性降低，滑移长度增加，而黏度保持不变。这种行为源於受限液体的独特结构：通道变窄破坏了液体的均匀性，形成振荡的密度分布。这改变了流体层间的摩擦和流体-固体相互作用，影响了通道宽度依赖的黏度和滑移长度。但我们亦发现表面湿润性仅影响流体-固体相互作用，并不影响流体层间摩擦。第四部分我们使用多体耗散粒子动力学研究了不同通道宽度下奈米狭缝中的毛细渗透动力学。对於像石墨烯这样的光滑通道壁，通道宽度对毛细渗透速率的影响在狭窄和宽阔通道之间呈现相反的变化。观察到毛细渗透速率的局部最小值，这表明在不同润湿性条件下，狭窄通道中的渗透速率降低，而宽阔通道中的渗透速率增加。相反，对於粗糙通道壁，在没有壁面滑移的情况下，Lucas-Washburn (L-W) 方程成立，渗透速率随通道宽度线性增加。这种差异归因於光滑表面上的壁面滑移，滑移长度随通道宽度增加而增加，最终趋於一个渐近值。对於具有光滑壁面的狭窄奈米狭缝，根据带有滑移条件的 L-W 方程得出的动态接触角（CA）可能小於静态接触角，这挑战了现有的理解。这种“有效”的动态接触角并不准确代表液体前沿的弯月面，而是表明了表面润湿性的增强。

关键词：高浓缩乳液软玻璃状流赫歇尔-巴克利流体滑动液滴表面粗糙度和润湿性奈米通道通道宽度相关的黏度毛细管流动奈米毛细管壁面滑移多体耗散粒子动力学 Lucas-Washburn 方程式

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