Мультимасштабний гібридний метод з локалізованим обмеженням. I. Модифікована функція контрольного об’єму для гібридизованих рівнянь маси та імпульсу
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe68.8.517Ключові слова:
молекулярна динамiка, мультимасштабний метод, функцiя контрольного об’єму, гiдродинамiчнi рiвнянняАнотація
Розроблено нову гiбридну мультимасштабну модель на основi модифiкованої функцiї контрольного об’єму. Беручи за основу двофазну аналогiю, представлення континууму та частинок об’єднанi разом у рамках законiв збереження маси та iмпульсу. Розроблено нову функцiональну форму функцiї контрольного об’єму з використанням принципу континуальної дискретизацiї на основi триангуляцiї Делоне. Отриманi рiвняння маси та iмпульсу мають iнварiантну форму як для мiкромасштабних частинок, так i для великомасштабних представлень континууму.
Посилання
M.P. Allen, D.J. Tildesley. Computer Simulation of Liquids (Oxford university press, 2017).
https://doi.org/10.1093/oso/9780198803195.001.0001
W.A. Curtin, R.E. Miller. Atomistic/continuum coupling in computational materials science. Model. Simul. Mat. Sci. Eng. 11 (3), R33 (2003).
https://doi.org/10.1088/0965-0393/11/3/201
D. Davydov, J.P. Pelteret, P. Steinmann. Comparison of several staggered atomistic-to-continuum concurrent coupling strategies. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 277, 260 (2014).
https://doi.org/10.1016/j.cma.2014.04.013
E. Smith. On the Coupling of Molecular Dynamics to Continuum Computational Fluid Dynamics (School of Mechanical Engineering, 2013).
P. Espanol, M. Revenga. Smoothed dissipative particle dynamics. Phys. Rev. E 67 (2), 026705 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.67.026705
R. Eymard, T. Gallou¨et, R. Herbin. Finite volume methods. Handb. Numer. Anal. 7, 713 (2000).
https://doi.org/10.1016/S1570-8659(00)07005-8
M.R. Flannery. D'Alembert-Lagrange analytical dynamics for nonholonomic systems. J. Math. Phys. 52 (3), 032705 (2011).
https://doi.org/10.1063/1.3559128
M.R. Flannery. The enigma of nonholonomic constraints. Am. J. Phys. 73 (3), 265 (2005).
https://doi.org/10.1119/1.1830501
I.R. Gatland. Nonholonomic constraints: A test case. Am. J. Phys. 72 (7), 941 (2004).
https://doi.org/10.1119/1.1701844
H. Goldstein, C. Poole, J. Safko. Classical mechanics. American J. Phys. 70, 782 (2002).
https://doi.org/10.1119/1.1484149
N.G. Hadjiconstantinou. Hybrid atomistic-continuum formulations and the moving contact-line problem. J. Comput. Phys. 154 (2), 245 (1999).
https://doi.org/10.1006/jcph.1999.6302
N.G. Hadjiconstantinou, A.T. Patera. Heterogeneous atomistic-continuum representations for dense fluid systems. Int. J. Mod. Phys. C 08 (04), 967 (1997).
https://doi.org/10.1142/S0129183197000837
J.H. Irving, J.G. Kirkwood. The statistical mechanical theory of transport processes. IV. The equations of hydrodynamics. J. Chem. Phys. 18 (6), 817 (1950).
https://doi.org/10.1063/1.1747782
J. Hu, I.A. Korotkin, S.A. Karabasov. A multi-resolution particle/fluctuating hydrodynamics model for hybrid simulations of liquids based on the twophase flow analogy. J. Chem. Phys. 149 (8), 084108 (2018).
https://doi.org/10.1063/1.5040962
V. Jagota et al. Finite element method: An overview. Walailak J. Sci. Tech. 10 (1), 1 (2013).
N. Nangiaad, H. Johansen, N. Patankar, B. Neelesh ad P. Amneet. A moving control volume approach to computing hydrodynamic forces and torques on immersed bodies. J. Comput. Phys. 347, 437 (2017).
https://doi.org/10.1016/j.jcp.2017.06.047
S. Karabasov et al. Multiscale modelling: Approaches and challenges. Philos. Trans. R. Soc. A 372 (2021), 20130390 (2014).
https://doi.org/10.1098/rsta.2013.0390
I. Korotkin et al. A hybrid molecular dynamics/fluctuating hydrodynamics method for modelling liquids at multiple scales in space and tim. J. Chem. Phys. 143 (1), 014110 (2015).
https://doi.org/10.1063/1.4923011
I.A. Korotkin, S.A. Karabasov. A generalised Landau-Lifshitz fluctuating hydrodynamics model for concurrent simulations of liquids at atomistic and continuum resolution. J. Chem. Phys. 149 (24), 244101 (2018).
https://doi.org/10.1063/1.5058804
Ju Li, Dongyi Liao, Sidney Yip. Coupling continuum to moleculardynamics simulation: Reflecting particle method and the field estimator. Phys. Rev. E 57 (6), 7259 (1998).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.57.7259
T. Liszka, J. Orkisz. The finite difference method at arbitrary irregular grids and its application in applied mechanics. Comput. Struct. 11 (1-2), 83 (1980).
https://doi.org/10.1016/0045-7949(80)90149-2
A. Markesteijn et al. Concurrent multiscale modelling of atomistic and hydrodynamic processes in liquids. Philos. Trans. R. Soc. A 372 (2021), 20130379 (2014).
https://doi.org/10.1098/rsta.2013.0379
X.B. Nie et al. A continuum and molecular dynamics hybrid method for micro-and nano-fluid flow. J. Fluid Mech. 500, 55 (2004).
https://doi.org/10.1017/S0022112003007225
S.T. O'connell, P.A. Thompson. Molecular dynamicscontinuum hybrid computations: A tool for studying complex fluid flows. Phys. Rev. E 52 (6), R5792 (1995).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.52.R5792
P. Espanol, J. Anero, I. Z'uniga. Microscopic derivation of discrete hydrodynamics. J. Chem. Phys. 131 (24), 244117 (2009).
https://doi.org/10.1063/1.3274222
P. Espanol, P.B. Warren. Perspective: Dissipative particle dynamics. J. Chem. Phys. 146 (15), 150901 (2017).
https://doi.org/10.1063/1.4979514
P. Espanol, P.B. Warren. Statistical mechanics of dissipative particle dynamics. EPL 30 (4), 191 (1995).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/30/4/001
P. Espanol, I. Z'uniga. On the definition of discrete hydrodynamic variables. J. Chem. Phys. 131 (16), 164106 (2009).
https://doi.org/10.1063/1.3247586
C.S. Peskin. The immersed boundary method. Acta Numer. 11, 479 (2002).
https://doi.org/10.1017/S0962492902000077
E.R. Smith et al. A localized momentum constraint for non-equilibrium molecular dynamics simulations. J. Chem. Phys. 142 (7), 074110 (2015).
https://doi.org/10.1063/1.4907880
E.R. Smith et al. Control-volume representation of molecular dynamics. Phys. Rev. E 85 (5), 056705 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.056705
G. Voth, S. Izvekov. A multiscale coarse-graining method for biomolecular systems. J. Phys. Chem. B 109 (7), 2469 (2005).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
