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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 分子模拟 » 专家会诊 » 关于poiseuille流
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cuiliu1007

银虫 (小有名气)

[求助] 关于poiseuille流

请问，用分子动力学方法模拟高分子溶液的poiseuille流，体系中的外力如何加？如果模拟模型是一个长为L，直径为R的圆形管道，那外力是持续的加在整个管道中的粒子上，还是只加在端头的粒子上？是否需要等体系达平衡在收集数据？
期待您的回答！
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1楼2013-05-09 16:05:53
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jiaoyixiong

荣誉版主 (职业作家)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
cuiliu1007: 金币+1, ★有帮助 2013-05-13 16:23:04
去参考lammps    的example/flow  里的例子
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2楼2013-05-09 20:22:38
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paladinlee

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
cuiliu1007: 金币+5, ★★★很有帮助 2013-05-13 16:23:16
jiaoyixiong: 金币+2, 鼓励交流 2013-05-13 16:56:12
两种方法都可以，前一种（外力是持续的加在整个管道中的粒子上）是整个管道流向压力恒定，后一种是有压力差。具体看你想要模拟什么结果。
数据需要体系达到稳态平衡后再统计。
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我是胖人，不是粗人
3楼2013-05-09 22:45:17
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cuiliu1007

银虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by paladinlee at 2013-05-09 22:45:17
两种方法都可以，前一种（外力是持续的加在整个管道中的粒子上）是整个管道流向压力恒定，后一种是有压力差。具体看你想要模拟什么结果。
数据需要体系达到稳态平衡后再统计。

请问，采用将外力持续加在整个管道中的粒子上的方式后，边界应该怎么处理呢？我的边界是放入由粒子组成的粒子墙，采用边界粒子和反弹边界联用的方式。可是我得到的poiseuille曲线的幂指数在1.5到3.0的范围内，幂指数的大小依赖外力的大小，外力大幂指数高。这是不是说我体系中的处理是不合适的，结果不对？我应该怎么处理才对呢？
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4楼2013-05-13 16:27:48
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paladinlee

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
cuiliu1007: 金币+5, ★★★很有帮助 2013-05-14 17:46:56
引用回帖:
4楼: Originally posted by cuiliu1007 at 2013-05-13 16:27:48
请问，采用将外力持续加在整个管道中的粒子上的方式后，边界应该怎么处理呢？我的边界是放入由粒子组成的粒子墙，采用边界粒子和反弹边界联用的方式。可是我得到的poiseuille曲线的幂指数在1.5到3.0的范围内，幂指 ...

一般外力持续加在管道所有粒子上后，由于没有压力差，管道两边都采用周期边界条件即可。流体与壁面的采用碰撞反弹模型或简单地LJ作用模型都可以。
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我是胖人，不是粗人
5楼2013-05-14 02:35:15
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cuiliu1007

银虫 (小有名气)
引用回帖:
5楼: Originally posted by paladinlee at 2013-05-14 02:35:15
一般外力持续加在管道所有粒子上后，由于没有压力差，管道两边都采用周期边界条件即可。流体与壁面的采用碰撞反弹模型或简单地LJ作用模型都可以。...

在我的模型里，是将外力持续加在管道中的所有粒子上，外力沿x正方向的，x方向采用的是周期边界，y和z方向设置的是由墙粒子组成的截面为原型的管道，墙粒子与溶液粒子之间采用的是WCA模型。但是我得到的poiseuille曲线的幂指数就不是2.0，而是在1.5~3.0的范围内。我不知道我的模型是哪里出了问题？体系中的墙粒子和溶液粒子采用nose-hoover方法分别控温，是对peculiar速度控温的。
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6楼2013-05-14 17:45:31
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paladinlee

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
jiaoyixiong: 金币+3, 鼓励交流 2013-05-15 08:25:55
引用回帖:
6楼: Originally posted by cuiliu1007 at 2013-05-14 17:45:31
在我的模型里，是将外力持续加在管道中的所有粒子上，外力沿x正方向的，x方向采用的是周期边界，y和z方向设置的是由墙粒子组成的截面为原型的管道，墙粒子与溶液粒子之间采用的是WCA模型。但是我得到的poiseuille曲 ...

WCA和LJ差不多，你的浸润性系数应该是默认为1吧？
“poiseuille曲线的幂指数就不是2.0，而是在1.5~3.0的范围内”，是波动吗？你算了多久？一般平衡态统计的结果还是要对时间平均的。
还有就是恒温的方法没问题，但是可能你的力加在所有流体粒子上会对流体控温影响，可以参考Soong, C. Y., T. H. Yen, et al. (2007). "Molecular dynamics simulation of nanochannel flows with effects of wall lattice-fluid interactions." Physical Review E 76(036303): 1-14.对部分流体粒子恒温。或者不加外力时NVT弛豫，加外力在NVE下模拟
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我是胖人，不是粗人
7楼2013-05-15 01:08:23
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cuiliu1007

银虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by paladinlee at 2013-05-15 01:08:23
WCA和LJ差不多，你的浸润性系数应该是默认为1吧？
“poiseuille曲线的幂指数就不是2.0，而是在1.5~3.0的范围内”，是波动吗？你算了多久？一般平衡态统计的结果还是要对时间平均的。
还有就是恒温的方法没问题， ...

WCA的作用参数是设为1.0的。我的结果中速度曲线的幂指数不是在1.5~3.0之间波动，基本是随外力的增加单调上升的，就是说外力小时1.5，随外力增大幂指数会增加到3.0.我的体系都是在NVT系棕下计算的，先让它在平衡MD下（即不加外力场）松弛100万步，之后再非平衡MD下松弛100万步（加外力场），之后在随后的600万步里取数据，所得的速度曲线是几千个时间点的数据的统计平均。
不太明白“力加在所有流体粒子上对流体控温有影响”是指什么？我在控温的时候已经去除了流体的stream velocity。
另外，“加外力在NVE下模拟“是不是就是不控温？
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8楼2013-05-15 18:06:10
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paladinlee

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
cuiliu1007: 金币+9, ★★★★★最佳答案 2013-05-16 19:31:46
引用回帖:
8楼: Originally posted by cuiliu1007 at 2013-05-15 18:06:10
WCA的作用参数是设为1.0的。我的结果中速度曲线的幂指数不是在1.5~3.0之间波动，基本是随外力的增加单调上升的，就是说外力小时1.5，随外力增大幂指数会增加到3.0.我的体系都是在NVT系棕下计算的，先让它在平衡MD下 ...

一般管内流体的控温流程是，前期不受外力的整个体系NVT平衡后。加上外力，NVT计算。这里一般对与管道接触的部分流体进行控温，也就是流体与壁面热交换。实际流体的温度也是通过这种热交换存在的。像我建议你参考的那文献，就可以归属到这一类里面（在壁面另一方向设置虚拟的恒温区）。
还有就是NVE模拟了，前期NVT稳定后，体系温度稳定。在NVE下模拟，这时控制的是volume 和energy，temperature不需要控制。
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我是胖人，不是粗人
9楼2013-05-16 00:18:52
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cuiliu1007

银虫 (小有名气)
引用回帖:
9楼: Originally posted by paladinlee at 2013-05-16 00:18:52
一般管内流体的控温流程是，前期不受外力的整个体系NVT平衡后。加上外力，NVT计算。这里一般对与管道接触的部分流体进行控温，也就是流体与壁面热交换。实际流体的温度也是通过这种热交换存在的。像我建议你参考的 ...

好的，我试试NVE的方式。还有两个问题：
1.我是不是可以将“对与管道接触的部分流体进行控温”调节一下，使墙粒子的厚度增加，即多几层墙粒子，之后我直接对墙粒子控温而不控与管道接触的部分流体呢？因为对流体控温就涉及到peculiar速度的计算。
2.“一般管内流体的控温流程是，前期不受外力的整个体系NVT平衡后。加上外力，NVT计算。”这段话是不是说不加外力之前NVT，加外力之后，与管道接触的部分流体NVT，其它流体NVE？

还有，你推荐的文献我已经找到了，正在研读，谢谢！
非常感谢你的耐心解答!
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10楼2013-05-16 19:31:18
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