脉动粒子动力学模拟在聚合物溶液中排除体积和流体相互作用的可调性及流变学预测
软凝聚态物质
2024-12-23 v1
摘要
尽管脉动粒子动力学（DPD）在多种研究领域已显示其价值，但在稀释和准稀释条件下以及受施加流场的情况下，却很少用于聚合物动力学。对于此类应用，最流行的技术是 Brownian 动力学（BD），尽管后者在复杂几何中的流体动力学模拟可能比较复杂，而 DPD 则相对直接。在此基础上，DPD 还提供了类似 BD 那样的灵活性，能够通过独立调节流体相互作用（HI）和排除体积（EV）来模拟聚合物溶液的任意动力学规模。本研究揭示了 DPD 也具备类似的灵活性，EV 与 HI 的支配性 regimes 可以像 BD 那样方便地选择。通过调节聚合物颗粒的排斥相互作用参数以及弹性长度（决定链尺度）来实现这种灵活性。我们的结果表明，前者决定链尺寸（从而决定 EV），而后者可用于独立设定 HI。因此，通过合理调节这两个参数即可实现特定水平的 EV 和 HI，从而获得与 BD 模拟相当的灵活性。我们进一步指出，DPD 适合用于比较 BD 中的等效模型。为此，我们对系统施加了启动单轴拉伸流和稳态剪切流。我们的结果表明，DPD 与 BD 模拟的结果一致，而后者已知能良好地与实验结果吻合。
引用
@article{arxiv.2412.15807,
title = {Tunability of Dissipative Particle Dynamics simulations for Excluded Volume and Hydrodynamic Interactions in polymer solutions and Rheological predictions},
author = {Sanjay Jana and Venkata Siva Krishna and Praphul Kumar and Indranil Saha Dalal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.15807},
year = {2024}
}