聚合物流體微觀和介觀尺度下的模擬研究.pdf

1、粘度是聚合物流體的一個重要表征參數(shù),也是聚合物加工成型性能的重要影響因素。在進行傳統(tǒng)的聚合物流動有限元模擬過程中,獲得揭示材料物性的本構方程(粘度函數(shù))已經成為了模擬的關鍵。通過微觀模擬或介觀模擬的方法來獲得一定條件下的應力應變關系,從而避免封閉本構方程是實現(xiàn)復雜流體模擬的重要方向。聚合物流體由于分子鏈的長鏈結構,尺度跨度比較大,單尺度模擬往往難以實現(xiàn)。
　　 在本文中,我們采用了將微觀的分子動力學模擬和介觀的耗散粒子動力學模擬

2、相結合的方法進行了聚乙烯熔體的非平衡態(tài)模擬,考察了在我們建立的模擬體系中的粘度隨剪切速率的變化情況。本文的主要工作如下:
　　 1)建立了450K、1atm下40條鏈長為96的聚乙烯體系的分子模型,并進行了分子動力學的模擬。通過徑向分布函數(shù)、均方回轉半徑、密度、以及均方位移來對聚乙烯模型進行表征,獲得平衡態(tài)下該模型結構和動力學信息。經過與實驗結果的對比分析,發(fā)現(xiàn)在所給的條件下,所建立的分子模型及模擬方法是合理的。
　　

3、2)采用基于徑向分布函數(shù)的方法建立了耗散粒子動力學模擬保守勢能,實現(xiàn)了從分子動力學模擬到耗散粒子動力學模擬的貫通連接?？疾炝藥讉€關鍵模擬參數(shù)對模擬結果的影響,將DPD模擬結果與分子動力學模擬結果進行對比,選擇了合適的參數(shù)作為進一步模擬的參數(shù)。
　　 3)建立了平板拖拽流和反轉泊蕭葉流兩種不同的模型對聚合物流體的流動進行了模擬,通過計算得到了流動過程中的速度分布、剪切應力的分布以及剪切粘度,并將所得的結果與理論分析的結果進行了對比