基于能量轉換速度修正的分子動力學方法及靜止微納顆粒的受力特性研究.pdf

1、分子動力學(molecular dynamics，MD)模擬已成為研究微米或納米尺度動力學、流體及固體統(tǒng)計特性的重要工具。目前，分子動力學主要分為兩大類:平衡分子動力學(equilibrium molecular dynamics，EMD)和非平衡分子動力學(nonequilibrium molecular dynamics，NEMD)。本文針對MD模擬提出一種新的基于能量轉換的速度修正法（energy conversion based

2、 correction，ECBC）。不同于傳統(tǒng)的依賴于宏觀參數的系統(tǒng)性速度修正方法，ECBC方法基于分子或原子對間的相互作用物理過程中的能量守恒與轉換特性發(fā)展而來。采用ECBC修正方法進行MD模擬時，由于不用施加額外勢能或引入溫度等宏觀參數，因此毋需針對NEMD采用特殊的處理方法即可直接用于EMD和NEMD模擬，特別是非保守（開放）系統(tǒng)的MD模擬。該方法突破了現(xiàn)有MD計算方法基于保守平衡系統(tǒng)思想引起的許多應用限制，可以極大的拓展MD應用

3、范圍。
　　微納顆粒在流體中的布朗運動主要取決于流體分子對顆粒的作用力。由于顆粒尺寸極小，并且流體分子與其碰撞頻率極高，因此難以通過實驗手段測得顆粒所受布朗力。本文采用MD方法研究作用于顆粒的布朗力，發(fā)現(xiàn)一些很有意義的新現(xiàn)象:(1)對于不同的1/Kn數，布朗力的概率分布都符合高斯分布且具有自相似性;(2)與常用于郎之萬模型不同，布朗力的頻譜圖并非白噪聲，而是具有優(yōu)先頻率的類似對數正態(tài)分布的噪聲;(3)隨著微納顆粒的尺寸變化，作用于