曼纽尔·霍普·赫施勒;约格·巴兹;尼尔斯·汉森;乌尔里希·尼肯 光滑粒子流体力学中相分离流体混合物的广义Fickian方法。 (英语) Zbl 1411.76135号 计算。流体 179, 78-90 (2019). 摘要:在多孔聚合物膜的制备过程中,相分离过程中的多组分传质会导致孔隙的形成。本文利用光滑粒子流体力学(SPH)方法研究了相分离三元流体混合物的广义Fickian方法。热力学基于具有不同摩尔重量和组分密度的聚合物混合物的Flory-Huggins状态方程。我们对离散平衡方程进行了验证,并通过考虑二维周期盒中的相分离,分别研究了不同摩尔质量和密度对该方法精度的影响。我们使用基于流变Doi-Ohta模型的映射方案分析了界面数量的质量分数分布和时间演化减少。我们发现,粗化与扩散主导幂律非常一致。最后,我们将所提出的SPH模型应用于现实的聚偏氟乙烯/二甲基甲酰胺/水系统。使用分子动力学模拟估算了相应的组分相关扩散系数。 MSC公司: 76米28 粒子法和晶格气体法 65亿75 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的概率方法、粒子方法等 76T99型 多相多组分流动 关键词:三元相分离;广义Fickian;光滑粒子流体力学 软件:LINCS系统;P-林肯;Gromacs公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{M.Hopp-Hirschler}等人,计算。液体179,78-90(2019;Zbl 1411.76135) 全文: 内政部 参考文献: [1] Strathmann,H.,《膜科学与技术导论》(2011),Wiley-VCH [2] 麦克斯韦,J.C.,《气体动力学理论》,菲洛斯。事务处理。英国皇家学会。,157, 49-88 (1867) [3] Stefan,J.,U ber das gleichgewicht und beuegung,insbessene die dive diffusion von gemischen,Sitzungsberichte der Kaiserichen Akademie der Wissenschaften Wien,2te Abteilung a,63,63-124(1871) [4] Fick,A.、Ueber diffusion、Ann.Phys.、。,170, 1, 59-86 (1855) [5] 泰勒,R。;Krishna,R.,多组分传质(1993),威利:威利纽约 [6] Gingold,R.A。;Monaghan,J.J.,《平滑粒子流体动力学:非球形恒星的理论和应用》,蒙大拿州。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,181,375-389(1977)·Zbl 0421.76032号 [7] 沙德鲁,M。;奥格,G。;Le Touzé,D.,流体流动的平滑粒子流体动力学方法,面向工业应用:动机、现状和挑战,计算。流体,136,11-34(2016)·兹比尔1390.76764 [8] Zhu,Y。;Fox,P.J.,多孔介质扩散的平滑粒子流体动力学模型,Trans。多孔介质,43,441-471(2001) [9] Zhu,Y。;Fox,P.J.,使用平滑粒子流体动力学模拟周期性多孔介质中的孔隙尺度分散,J.Comp。物理。,182, 622-645 (2002) ·Zbl 1058.76594号 [10] 亚里士多德·F。;费德里科,I。;维尔特里,P。;Panizzo,A.,平流扩散过程的双相sph模拟,环境。流体力学。,10, 4, 451-470 (2010) [11] 塔塔科夫斯基,A.M。;Meakin,P。;谢贝,T.D。;West,R.M.E.,用平滑粒子流体动力学模拟反应输送和降水,J.Compute。物理。,222, 654-672 (2007) ·Zbl 1147.76624号 [12] 阿达米,S。;胡晓云。;Adams,N.A.,《表面活性剂动力学的保守sph方法》,J.Compute。物理。,229, 1909-1926 (2010) ·兹比尔1329.76281 [13] Hirschler,M。;Huber,M。;塞克尔,W。;Kunz,P。;美国尼肯,《卡恩-希利亚德方法在光滑粒子流体力学中的应用》,《数学》。探针。工程师,2014,694894(2014)·Zbl 1407.76120号 [14] Okuzono,T.,《聚合物混合物中相分离的平滑粒子法》,Phys。E版,56(4),4416(1997) [15] Thieulot,C.等人。;Janssen,L.P.B.M.,相分离流体混合物的平滑粒子流体动力学模型。i.一般方程,物理。E版,72,016713(2005) [16] Pütz,M。;Nielaba,P.,温度对具有平滑粒子流体动力学的液-液体系的旋节分解和畴生长的影响,Phys。版本E,91,032303(2015) [17] Ren,B。;李,C。;严,X。;林,M.C。;Bonet,J。;Hu,S.-M.,使用混合模型的多流体sph模拟,ACM Trans。图表。,第171条第33条、第5条(2014年)·Zbl 1380.65045号 [18] Hirschler,M。;塞克尔,W。;Nieken,U.,《关于光滑粒子流体动力学中的Maxwell-Stefan扩散》,《国际热质转换杂志》。,103, 548-554 (2016) [19] Hirschler,M。;Kunz,P。;Huber,M。;哈恩,F。;Nieken,U.,ISPH的开放边界条件及其在微流动中的应用,J.Compute。物理。,307, 614-633 (2016) ·Zbl 1351.76236号 [20] Abraham MJ、Van Der Spoel D、Lindahl E、Hess B.格罗姆斯开发团队。GROMACS用户手册5.0版。22014.; Abraham MJ、Van Der Spoel D、Lindahl E、Hess B.格罗姆斯开发团队。GROMACS用户手册5.0版。22014 [21] 亚伯拉罕·M·J。;Murtola,T。;舒尔茨,R。;帕尔,S。;J.C.史密斯。;Hess,B.,Gromacs:通过从笔记本电脑到超级计算机的多级并行进行高性能分子模拟,SoftwareX,119-25(2015) [22] 伯德·R·B。;Stewart,W.E。;Lightfoot,E.N.,《运输现象》,第二版修订(2007),威利:威利纽约 [23] 卡恩,J.W。;Hilliard,J.E.,非均匀系统的自由能。i.界面自由能,J.Chem。物理。,28 (2), 258-267 (1958) ·Zbl 1431.35066号 [24] Mairhofer,J。;Gross,J.,《一维汽液界面的建模特性:经典密度泛函和密度梯度理论的应用》,流体相平衡。,458, 243-252 (2018) [25] Flory,P.J.,《高分子溶液的热力学》,J.Chem。物理。,10, 51-61 (1942) [26] Huggins,M.L.,长链化合物溶液的一些性质,J.Phys。化学。,46, 151-158 (1942) [27] 周,D。;张,P。;E、 W.,聚合物相分离的改进模型,Phys。E版,73,061801(2006) [28] Monaghan,J.J.,《平滑粒子流体动力学》,《斯特龙年鉴》。阿斯特里斯。,30543-574(1992年) [29] Monaghan,J.J.,《平滑粒子流体动力学及其各种应用》,《流体力学年鉴》。,44, 323-346 (2012) ·Zbl 1361.76019号 [30] 刘,M.B。;Liu,G.R.,《光滑粒子流体动力学(SPH):概述和最新发展》,Arch。计算。方法工程,17,25-76(2010)·Zbl 1348.76117号 [31] Wendland,H.,分段多项式,正定和紧支集最小次径向函数,高级计算。数学。,4, 389-396 (1995) ·Zbl 0838.41014号 [32] Brookshaw,L.,《粒子模拟中辐射热扩散的计算方法》,Proc。ASA,6(2),207-210(1985) [33] 普莱斯,D.J。;Monaghan,J.J.,平滑粒子磁流体动力学II。变分原理和可变平滑长度项,Mon。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》,348139(2004) [34] Euler L.Institutiones计算积分,彼得堡:Acad。Imp.在OO中重印。1768.; Euler L.Institutiones计算积分,彼得堡:Acad。Imp.在OO中重印。1768 [35] Hockney,R.W.,《潜在计算和一些应用》,技术代表(1970年),弗吉尼亚州汉普顿兰利研究中心。 [36] 帕尔,S。;Hess,B.,在simd架构上计算对交互作用的灵活算法,计算。物理。社区。,184, 12, 2641-2650 (2013) [37] Nymand,T.M。;Linse,P.,《原子电荷、偶极子和极化率势的Ewald求和和反应场方法》,J.Chem。物理。,112, 14, 6152-6160 (2000) [38] 达顿,T。;约克,D。;Pedersen,L.,《粒子网格ewald:大系统ewald和的N·log(N)方法》,J.Chem。物理。,98, 12, 10089-10092 (1993) [39] Hess,B.,P-LINCS:用于分子模拟的并行线性约束求解器,J.Chem。理论计算。,第4116-122页(2008年) [40] 赫斯,B。;贝克尔,H。;贝伦德森,H.J.C。;Fraaije,J.G.E.M.,LINCS:分子模拟的线性约束求解器,J.Compute。化学。,18, 12, 1463-1472 (1997) [41] Bussi,G。;多纳迪奥,D。;Parrinello,M.,通过速度重新缩放进行标准采样,J.化学。物理。,126, 1, 014101 (2007) [42] Basconi,J.E。;Shirts,M.R.,分子动力学模拟中温度控制算法对传输特性和动力学的影响,J.Chem。理论计算。,2887-2899年9月7日(2013年) [43] 贝伦德森,H.J.C。;Postma,J.P.M.v。;范甘斯特伦,W.F。;DiNola,A.R.H.J。;Haak,J.R.,《与外浴耦合的分子动力学》,J.Chem。物理。,81, 8, 3684-3690 (1984) [44] Caleman,C。;van Maaren,P.J。;洪,M。;Hub,J.S。;科斯塔,L.T。;van der Spoel,D.,《有机液体的力场基准:密度、汽化焓、热容、表面张力、等温压缩性、体积膨胀系数和介电常数》,J.Chem。理论计算。,8, 1, 61-74 (2011) [45] van der Spoel,D。;van Maaren,P.J。;Caleman,C.,GROMACS分子和液体数据库,生物信息学,28,5,752-753(2012) [46] van der Spoel D等人。不同软件包中液体分子动力学模拟的收敛性。2017.; van der Spoel D等人。不同软件包中液体分子动力学模拟的收敛性。2017 [47] Jorgensen WL,Tirado Rives J.水、有机和生物分子系统原子级模拟的势能函数。2005年美国国家科学院院刊;102(19):6665-6670.; Jorgensen WL,Tirado Rives J.水、有机和生物分子系统原子级模拟的势能函数。2005年美国国家科学院院刊;102(19):6665-6670. 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