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耗散粒子动力学处理复杂固体壁面的一种有效方法
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:0
  • 页码:7556-7563
  • 分类:TQ022.12[化学工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院力学研究所水动力学与海洋工程重点实验室,北京100190, [2]中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室,北京100190, [3]中北大学机电工程学院,太原030051
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10942004 50976108)资助的课题
  • 相关项目:微通道内多相流体流动的耗散粒子动力学模拟
中文摘要:

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)作为一种介观尺度拉格朗日型粒子方法,已经成功地应用于微纳米流动和生化科技的研究中.复杂固体壁面的处理和壁面边界条件的实施一直是DPD方法发展及应用的一个障碍.提出了处理复杂固体壁面的一种新的方法.复杂固体区域通过冻结随机分布并且达到平衡状态的DPD粒子代表;所冻结的DPD粒子位于临近流动区域的一个截距内;在靠近固体壁面的流动区域中设置流动反弹层,当流动DPD粒子进入此流动层后反弹回流动区域.应用这种固体壁面处理方法对简单流动区域的Poiseuille流动和复杂多孔介质内的流动进行了分析.研究表明,这种新的固体壁面处理方法能够有效模拟复杂固体区域,准确实施壁面边界条件.

英文摘要:

Dissipative particle dynamics (DPD) is a meso-scale,Lagrangian particle method,and has been successfully applied to different areas including micro-and nano-fluidics,bio-and chemical technologies.The treatment of solid matrix and the implementation of solid boundary conditions have been an important task for the development and application of the DPD method.This paper presents a new method of treating complex solid boundary.Solid grains in complex flow geometry can be represented by freezing randomly distributed DPD particles which have reached an equilibrium state.To increase computational efficiency,only the boundary DPD particles within one cut-off distance from the flow region are frozen.A thin layer in the flow region next to the solid boundary is used to bounce mobile DPD particles in this layer back to the flow region.The DPD method and this new boundary treatment algorithm are used to model the Poiseuille flow and a flow problem in a complex porous media.It is demonstrated that this new boundary treatment algorithm can effectively model complex solid matrix and correctly implement non-slip boundary condition.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876