[發明專利]多尺度模擬納米顆粒多相流體特性的方法

有效

• 申請號: 201810286280.5
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108509724B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 于影;左雨欣;左春檉;曹倩倩;劉浩;顧志清
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G06F30/25;G06F119/14
• 代理公司: 北京翔甌知識產權代理有限公司 11480
• 代理人: 謝新元

1.一種多尺度模擬納米顆粒多相流體特性的方法，其特征在于，其包括以下步驟：

1)建立全原子分子動力學微觀尺度模型，H(p,r；m,s)＝K(p；m)+V(r；s)；其中，H(p,r；m,s)為哈靈頓函數，K(p；m)為動能，V(r；s)為勢能，p為粒子動量，r為粒子的位置坐標，m為質量，s為力場參數，并獲取作用在粒子i上的力；

2)對步驟1)中獲得的模擬數據，基于力場擬合方法進行粗粒化處理，建立粗粒化分子動力學微觀尺度模型，并從該粗粒化分子動力學微觀尺度模型獲取粗粒化力場粒子受力表示：

其中F^p為粗粒化力場粒子受力的預估值，M為分子構象數，a_j為力場參數，為常數，j為粒子j；

3)獲得粗粒化分子動力學模擬數據后，建立基于格子玻爾茲曼方法介觀尺度模型

其中f^d為粒子分布函數，f^e為平衡狀態是粒子分布函數，v和u分別為微觀流體速度和宏觀流體速度，λ為弛豫時間，G為重力，R為氣體常數，ρ為流體密度，T為溫度，F為粒子間有效相互作用力，并從中獲取格點帶電量系統內的靜電作用力為電場，ε_r為介電常數，為向量微分算子，并引入粒子分布函數

其中為平衡分布函數，λ為弛豫時間，q_α為粒子帶電量，Δt為間隔時間步長，t為時間；

4)將粗粒化分子動力學微觀尺度模型和基于格子玻爾茲曼方法介觀尺度模型通過作用于粒子i的摩擦力F_fi，粒子i作用于格子節點l的反作用力F_rl耦合，獲取

F_fi＝-γ(v_i-w_l),

F_rl＝γ(v_i-w_l)e_li，其中v_i為微觀尺度粗粒化模擬計算得到的粒子i的速度，w_l為介觀尺度中粒子i臨近格子節點l的速度，∑_le_li＝1，w＝∑_lw_le_li，w為格子節點l的速度,e_li為格子節點l具有速度w_l的粒子的比例，并獲取可體現粒子與流體的相互作用強度的耦合參數γ，其中m和m’分別表示在相應節點處的粒子質量和流體質量，t_c為碰撞時間。

2.根據權利要求1所述的多尺度模擬納米顆粒多相流體特性的方法，其特征在于，步驟1)中通過全原子分子動力學微觀尺度模型獲得系統動能通過對勢能求偏導獲得作用在粒子i上的力其中N為系統內粒子數，v為粒子運動速度,其中，p_i為粒子i的動量，m_i為粒子i的質量，v_i為粒子i的運動速度，r_i為粒子i的位置坐標。