本文關(guān)鍵詞：多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)在軟物質(zhì)研究中的建模和應(yīng)用

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【摘要】：本論文介紹了一種粒子水平的介觀模擬算法:多粒子碰撞動(dòng)力學(xué),并應(yīng)用此方法研究了多孔介質(zhì)中納米鏈的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)了一系列構(gòu)型特征和冪次規(guī)律;建立信號(hào)分子媒介的捕食者介觀模型,并且研究了擴(kuò)散-捕獲動(dòng)力學(xué)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)了一些有趣的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。在第一章中,首先簡單論述了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),接著簡單介紹了數(shù)值模擬技術(shù)中幾種常用的數(shù)值模擬方法,如基于N-S方程的傳統(tǒng)方法、蒙特卡羅方法、分子動(dòng)力學(xué)方法、格子-波爾茲曼方法、耗散粒子動(dòng)力學(xué)方法。在第二章中,首先詳細(xì)介紹了MPC模型的基本算法,其中包括單組份系統(tǒng)和多組份系統(tǒng)。接著表明了算法具有保持質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒及相空間不變性,同時(shí)也說明了算法不滿足角動(dòng)量守恒,然后簡單介紹了聯(lián)合多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)(MPC-MD)模型。最后介紹了Verlet迭代算法。在第三章中,應(yīng)用聯(lián)合多粒子碰撞動(dòng)力學(xué),模擬了在多孔介質(zhì)中的納米聚合物鏈擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。通過改變障礙物的擁擠程度,我們研究了聚合物鏈的結(jié)構(gòu)、弛豫時(shí)間、擴(kuò)散等特征。研究發(fā)現(xiàn):聚合物鏈的平均長度與障礙物的體積分?jǐn)?shù)φ成非單調(diào)函數(shù)關(guān)系,其中在冪指數(shù)關(guān)系中,具有很大的指數(shù),這說明稠密的環(huán)境有助于拉伸聚合物鏈。當(dāng)障礙物體積分?jǐn)?shù)φ相對(duì)較小時(shí),聚合物鏈以e指數(shù)函數(shù)關(guān)系從拉伸狀態(tài)演化為穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)障礙物體積分?jǐn)?shù)φ變大時(shí),聚合物鏈以冪指數(shù)函數(shù)關(guān)系從伸展?fàn)顟B(tài)演化為穩(wěn)定狀態(tài)。我們也研究了依賴于聚合物鏈長度的擴(kuò)散系數(shù),并且也提出和討論了多種比例關(guān)系。這些研究成果有助于我們更加深入的理解多孔介質(zhì)中的聚合物鏈。在第四章中,應(yīng)用混合多粒子碰撞動(dòng)力學(xué),模擬了由信號(hào)分子充當(dāng)媒介的粒子間相互作用。研究了衰變系數(shù)、初始距離(d)、粒子半徑(R)、能量參數(shù)()AE等因素對(duì)捕捉時(shí)間ct的影響。研究發(fā)現(xiàn):捕捉時(shí)間隨著衰變系數(shù)的增加而增加;捕捉時(shí)間與初始距離呈冪指數(shù)關(guān)系ct dα∝,其中指數(shù)α依賴于信號(hào)分子的衰變系數(shù);隨著粒子半徑的增加,捕捉時(shí)間也會(huì)增加,并且呈冪指數(shù)關(guān)系;同時(shí),能量參數(shù)的增加可以減少捕捉時(shí)間。在第五章中,對(duì)MPC模型及其應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】：多粒子碰撞動(dòng)力學(xué) 擴(kuò)散 聚合物鏈 多孔介質(zhì) 信號(hào)分子 捕食動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O631.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)9
• 1.2 數(shù)值模擬方法的比較9-14
• 1.3 本文主要內(nèi)容介紹14-15
• 第2章 多粒子碰撞動(dòng)力學(xué)15-25
• 2.1 MPC模型基本算法15-19
• 2.1.1 單組份系統(tǒng)的MPC模型15-18
• 2.1.2 多組份系統(tǒng)的MPC模型18-19
• 2.2 MPC模型動(dòng)力學(xué)性質(zhì)19-25
• 第3章 多孔介質(zhì)中聚合物鏈的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)25-33
• 3.1 研究意義25
• 3.2 模型建立25-27
• 3.3 模擬結(jié)果及其討論27-31
• 3.3.1 回轉(zhuǎn)半徑27-29
• 3.3.2 弛豫時(shí)間29-30
• 3.3.3 擴(kuò)散系數(shù)30-31
• 3.4 小結(jié)31-33
• 第4章 信號(hào)分子對(duì)于粒子間相互作用的影響33-40
• 4.1 研究意義33
• 4.2 模型建立33-35
• 4.2.1 Targ et ?Hunter模型33-34
• 4.2.2 模型參數(shù)34-35
• 4.3 模擬結(jié)果及其討論35-39
• 4.3.1 衰變系數(shù)35-36
• 4.3.2 初始距離的影響36-37
• 4.3.3 粒子半徑37-38
• 4.3.4 能量參數(shù)38-39
• 4.4 小結(jié)39-40
• 第5章 總結(jié)40-42
• 致謝42-43
• 參考文獻(xiàn)43-47
• 附錄47

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本文編號(hào)：1011621