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(gè)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(jìn)行傳統(tǒng)的聚合物流動(dòng)有限元模擬過(guò)程中,獲得揭示材料物性的本構(gòu)方程(粘度函數(shù))已經(jīng)成為了模擬的關(guān)鍵。通過(guò)微觀模擬或介觀模擬的方法來(lái)獲得一定條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,從而避免封閉本構(gòu)方程是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜流體模擬的重要方向。聚合物流體由于分子鏈的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu),尺度跨度比較大,單尺度模擬往往難以實(shí)現(xiàn)。
　　 在本文中,我們采用了將微觀的分子動(dòng)力學(xué)模擬和介觀的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬

2、相結(jié)合的方法進(jìn)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(zhǎng)為96的聚乙烯體系的分子模型,并進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)的模擬。通過(guò)徑向分布函數(shù)、均方回轉(zhuǎn)半徑、密度、以及均方位移來(lái)對(duì)聚乙烯模型進(jìn)行表征,獲得平衡態(tài)下該模型結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)信息。經(jīng)過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)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(dòng)力學(xué)模擬保守勢(shì)能,實(shí)現(xiàn)了從分子動(dòng)力學(xué)模擬到耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬的貫通連接。考察了幾個(gè)關(guān)鍵模擬參數(shù)對(duì)模擬結(jié)果的影響,將DPD模擬結(jié)果與分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,選擇了合適的參數(shù)作為進(jìn)一步模擬的參數(shù)。
　　 3)建立了平板拖拽流和反轉(zhuǎn)泊蕭葉流兩種不同的模型對(duì)聚合物流體的流動(dòng)進(jìn)行了模擬,通過(guò)計(jì)算得到了流動(dòng)過(guò)程中的速度分布、剪切應(yīng)力的分布以及剪切粘度,并將所得的結(jié)果與理論分析的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比