Speakers
Description
К пониманию физического мира можно подойти на многих уровнях, от подробных квантово-механических расчетов на субатомном уровне до представления макроскопических свойств групп атомов, как единого целого. В настоящее время для описания систем стало активно применяться молекулярное моделирование, включающее от 106 до 109 атомов. Это количество частиц позволяет рассчитать макроскопические свойства веществ. Особый интерес представляет атомистическое моделирование свойств вещества в метастабильных и нестабильных областях фазовой диаграммы. Целью настоящей работы ставится реализация условий моделирования, при которых исследуемый образец путём изоэнтропического расширения попадает из флюидной в нестабильную область жидкость-газ.
Для достижения поставленной задачи используется свободно доступная компьютерная программа для молекулярного моделирования под названием Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) [1]. В работе используется схема моделирования, напоминающая эксперименты с ударными трубами. Исследуемый образец, находящийся в состоянии с высоким давлением, помещается рядом с веществами различной плотности. После чего начинается процесс симуляции, в ходе которого в ячейке моделирования наблюдается процесс распространения ударной волны и волны разрежения. Программа позволяет записывать состояние системы в различные моменты времени, наблюдать за скоростями волн, рассчитывать все необходимые термодинамические величины, такие как плотность, температура, давление.
В работе показано, что при постановке преград низкой плотности образец разгружается до состояния, соответствующего положению двухфазной области. Однако однородное состояние не успевает сформироваться. Реализуется сложное волновое течение, отличающееся от теоретических представлений, следующих из решения задачи о распаде произвольного разрыва [2].
В ходе численных экспериментов было принято решение об использовании веществ с низкой атомной массой для получения преград низкой плотности с высокой концентрацией частиц. Это изменение позволит уменьшить влияние пористости преграды, а также более детально изучить процессы, происходящие на границе раздела, на атомарном уровне. В работе будут представлены профили распределения различных величин в процессе адиабатического расширения и их теоретический анализ, а также приведены анимации процесса расширения.
- Plimpton S.J. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics // Journal of Computational Physics. 1995. V. 117. P. 1-19.
- Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966.
