計算機シミュレ-ションによる非平衡状態の研究

利用计算机模拟研究非平衡态

基本信息

批准号：
01540305
负责人：
能勢修一
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

互いに逆方向に動く板の間にはさまれた流体(クエット流)の性質を非平衡分子動力学法を用いて調べた。ズレ応力(流れの速度勾配の大きさに比例する)を大きくしていくと、流れに垂直な面内で三角格子を形づくる糸相と呼ばれる新しい流体相が、数年前、シミュレ-ションによって見つけだされた。その後、希薄なコロイド溶液において、同様の現象が起こることが実験により見い出され、注目されている。この研究は、特に、通常の流体相と糸相が共存する条件での、2相の境界面の向きに注目して行なった。流体の流れの方向をX軸、速度勾配の方向をY軸とすると、我々のものを含め、これまでのすべての計算機シミュレ-ションでは、2相の境界面は、Z軸に垂直であった。何故、境界面がこの特定の向きになるのか、その理由を探った。このため、境界の向きが異なる配置を用いて、不安定になるかどうかを調べた。2相が共存する状態(A)の粒子配置をX軸のまわりに90度回転させて、シミュレ-ションでは得られない配置(B)をつくった。これより、レナ-ド・ジョ-ンズ系の三重点の温度でシミュレ-ションを行なった。Bの配置は、そのまま保たれ、境界面の向きが変わってA状態になることは観測されなかった。しかし、ポテンシャルエネルギ-の比較を行なうと、A状態の方が低く、A状態の方がより安定と考えられ、A状態のみ出現するという、これまでのシミュレ-ションと矛盾しない結果が得られた。簡単なモデル的考察では、流体相-糸相の境界での、速度のズレによるエネルギ-増加が、流体相及び糸相でのエネルギ-増加の平均より大とすると説明できるが、境界面での摩擦力の大きさが、このモデルのように本当に大きくなっているか確かめるのが、今後の課題である。

使用非平衡分子动力学方法研究了板块之间的流体（COUITETS流动）的性质（COUETTE的流动）。随着移位应力（与流量的速度梯度的大小成正比）增加了，一个称为螺纹相的新流体相称为螺纹相位，在几年前通过模拟发现了垂直于流动的平面中的三角形晶格。随后，已经发现实验表明在稀胶质溶液中发生了类似现象，并且引起了人们的注意。这项研究特别是在正常的流体和线相共存的条件下，关注两个相之间界面的方向。假设流体流的方向是X轴，并且速度梯度的方向是Y轴，在所有先前的计算机模拟（包括我们的）中，两个相之间的接口垂直于z轴。我们探讨了为什么在此特定方向上接口。因此，我们通过使用具有不同方向的布置来研究边界方向是否会有所不同。在X轴周围旋转两个相（a）的状态的粒子排列，以创建一个无法在模拟中获得的布置（b）。由此，在肾脏琼斯系统的三分温度下进行了模拟。保留了B的排列，并且没有观察到边界表面会改变为A状态。但是，当比较势能时，A状态被认为是较低的，A状态更稳定，只有A状态才出现，从而导致一致的结果与以前的模拟一致。一个简单的模型考虑可以解释为，由于流体 - 丝线相边界的速度偏差，能量增加大于流体 - 微粒相和线相的平均能量增加，但未来的挑战是检查边界表面上摩擦力的大小是否真正大于该模型。