計(jì)算共存相之間的界面張力

1、計(jì)算共存相之間的界面張力背景 界面張力是評(píng)估兩種流體能否互相混合的重要物理學(xué)量。DPD 模塊提供了計(jì)算兩種流體間界面張力的可能性。DPD 所使用的算法會(huì)計(jì)算體系單元內(nèi)沿著X 軸方向的界面張力值。為了能夠達(dá)到這一目的，我們需要在X 軸方向延長(zhǎng)體系的長(zhǎng)度。通過(guò)這種改變，會(huì)使得X 界面會(huì)有比較小的表面積，從而導(dǎo)致較低的自由能。該教程包括： 設(shè)置非立方的二元混合體系 執(zhí)行DPD 分析計(jì)算結(jié)果并獲得界面張力11設(shè)置非立方的二元混合體系 在本教程中，我們將會(huì)研究一個(gè)非常簡(jiǎn)單的油水體系。水分子將會(huì)使用一個(gè)單獨(dú)的珠子來(lái)表述，油分子則表述為較短的珠子鏈。油珠子和水珠子的斥力將會(huì)被設(shè)置為較大值，以保證能夠快速的發(fā)

2、生相分離。 從模塊工具欄上選擇DPD 工具 ，然后選擇Calculation。選擇Species 標(biāo)簽。 對(duì)于這一計(jì)算，你需要兩種不同的珠子類(lèi)型。你可以將其標(biāo)記為O 和W，用于反映油和水。在Bead types 部分，將A 改為O，將B 改為W。 你可以自己定義油和水珠子，但是現(xiàn)在必須定義用什么樣的珠子構(gòu)造你的分子。你將會(huì)使用單個(gè)W 珠子來(lái)定義水分子，并使用八個(gè)O 珠子來(lái)定義油分子。 在Mesoscale molecule type 部分將Diblock 的名稱(chēng)改為Oil。在Topology 區(qū)域輸入O 8。在下一行，輸入Water 作為水分子名稱(chēng)，并在Topology 輸入W 1 作為水分子

3、。 這樣定義了要計(jì)算的物種。2 現(xiàn)在你需要指定這些珠子之間是如何作用的。選擇Interactions 標(biāo)簽。在本例中相互作用的默認(rèn)值就比較合適，因此在這里不需要作任何改變。 選擇System 標(biāo)簽。在當(dāng)前體系中，并沒(méi)有包括水。你必須改變兩種組分的相對(duì)數(shù)量，以使油和水的數(shù)量相等。將Relative amounts fields 的兩個(gè)數(shù)值都改為0.5。 如上面所說(shuō)，需要一個(gè)非立方的模擬單元來(lái)確定界面發(fā)生在X 方向。因此，需要增加X(jué)方向的長(zhǎng)度，并且縮小Y、Z 方向的長(zhǎng)度。在System extent 部分的第一項(xiàng)上單擊，將數(shù)值從10.0 改為15。將其他兩部分改為6.0。3 3000 步的計(jì)算對(duì)于

4、產(chǎn)生所需的數(shù)據(jù)已經(jīng)是足夠多的了。現(xiàn)在我們需要確認(rèn)每過(guò)250 步就將體系的密度值和介觀分子子集就被保存一次以便于后期分析。 選擇Setup 標(biāo)簽。將Number of Steps 設(shè)置為3000，并將Frame every 設(shè)置為250。確定Coordinates every 設(shè)置為1，并且Restart 設(shè)置為3000。3000/250=12是指經(jīng)過(guò)12步，水油分離。42. 執(zhí)行DPD 模擬 現(xiàn)在需要指定輸出輸出文件的名稱(chēng)。 選擇Job Control 標(biāo)簽。去掉Automatic 前面的對(duì)勾，并在Job Description 里輸入Oil_Water。計(jì)算所有產(chǎn)生的文檔名稱(chēng)都將會(huì)包括oil

5、_water 的前綴。 按下Run 按鈕。等待作業(yè)結(jié)束，并進(jìn)入到下一部份。53分析運(yùn)算結(jié)果，并獲得界面張力 如下圖，計(jì)算結(jié)果為oil_water.mtd 文檔。 按下Animation 工具欄上的按鈕。從下拉菜單中選Options將playback speed 設(shè)為Slow將playback style設(shè)為L(zhǎng)oop(提示：要顯示Animation 工具欄，請(qǐng)首先從View 菜單中選擇Toolbars，并選中Animation。)6現(xiàn)在可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)播放計(jì)算的結(jié)果。 * 確定oil-water.mtd被激活 * 單擊Animation 工具欄的 * 在動(dòng)畫(huà)演示的過(guò)程中，油珠子和水珠子將發(fā)生分離。從Animation 中的 Options上可以看到每一步時(shí)水、油的混合情況。)7 表面張力的單位為質(zhì)量.時(shí)間-2。該數(shù)據(jù)以DPD 單位給出。質(zhì)量的單位就是珠子的質(zhì)量，而時(shí)間單位則以