多粒子碰撞动力学在软物质研究中的建模和应用

发布时间：2017-10-11 09:01

  本文关键词：多粒子碰撞动力学在软物质研究中的建模和应用

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【摘要】：本论文介绍了一种粒子水平的介观模拟算法:多粒子碰撞动力学,并应用此方法研究了多孔介质中纳米链的扩散动力学行为,发现了一系列构型特征和幂次规律;建立信号分子媒介的捕食者介观模型,并且研究了扩散-捕获动力学性质,发现了一些有趣的动力学现象。在第一章中,首先简单论述了计算机模拟技术,接着简单介绍了数值模拟技术中几种常用的数值模拟方法,如基于N-S方程的传统方法、蒙特卡罗方法、分子动力学方法、格子-波尔兹曼方法、耗散粒子动力学方法。在第二章中,首先详细介绍了MPC模型的基本算法,其中包括单组份系统和多组份系统。接着表明了算法具有保持质量、动量、能量守恒及相空间不变性,同时也说明了算法不满足角动量守恒,然后简单介绍了联合多粒子碰撞动力学(MPC-MD)模型。最后介绍了Verlet迭代算法。在第三章中,应用联合多粒子碰撞动力学,模拟了在多孔介质中的纳米聚合物链扩散动力学性质。通过改变障碍物的拥挤程度,我们研究了聚合物链的结构、弛豫时间、扩散等特征。研究发现:聚合物链的平均长度与障碍物的体积分数φ成非单调函数关系,其中在幂指数关系中,具有很大的指数,这说明稠密的环境有助于拉伸聚合物链。当障碍物体积分数φ相对较小时,聚合物链以e指数函数关系从拉伸状态演化为稳定状态;当障碍物体积分数φ变大时,聚合物链以幂指数函数关系从伸展状态演化为稳定状态。我们也研究了依赖于聚合物链长度的扩散系数,并且也提出和讨论了多种比例关系。这些研究成果有助于我们更加深入的理解多孔介质中的聚合物链。在第四章中,应用混合多粒子碰撞动力学,模拟了由信号分子充当媒介的粒子间相互作用。研究了衰变系数、初始距离(d)、粒子半径(R)、能量参数()AE等因素对捕捉时间ct的影响。研究发现:捕捉时间随着衰变系数的增加而增加;捕捉时间与初始距离呈幂指数关系ct dα∝,其中指数α依赖于信号分子的衰变系数;随着粒子半径的增加,捕捉时间也会增加,并且呈幂指数关系;同时,能量参数的增加可以减少捕捉时间。在第五章中,对MPC模型及其应用进行了总结。
【关键词】：多粒子碰撞动力学 扩散 聚合物链 多孔介质 信号分子 捕食动力学
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 计算机模拟技术9
• 1.2 数值模拟方法的比较9-14
• 1.3 本文主要内容介绍14-15
• 第2章 多粒子碰撞动力学15-25
• 2.1 MPC模型基本算法15-19
• 2.1.1 单组份系统的MPC模型15-18
• 2.1.2 多组份系统的MPC模型18-19
• 2.2 MPC模型动力学性质19-25
• 第3章 多孔介质中聚合物链的扩散动力学25-33
• 3.1 研究意义25
• 3.2 模型建立25-27
• 3.3 模拟结果及其讨论27-31
• 3.3.1 回转半径27-29
• 3.3.2 弛豫时间29-30
• 3.3.3 扩散系数30-31
• 3.4 小结31-33
• 第4章 信号分子对于粒子间相互作用的影响33-40
• 4.1 研究意义33
• 4.2 模型建立33-35
• 4.2.1 Targ et ?Hunter模型33-34
• 4.2.2 模型参数34-35
• 4.3 模拟结果及其讨论35-39
• 4.3.1 衰变系数35-36
• 4.3.2 初始距离的影响36-37
• 4.3.3 粒子半径37-38
• 4.3.4 能量参数38-39
• 4.4 小结39-40
• 第5章 总结40-42
• 致谢42-43
• 参考文献43-47
• 附录47

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2 刘f逃，

本文编号：1011621