非剛体分子モデル系への周期殻境界条件の適用(円柱まわりの流れに関する分子動力学シミュレーション)

周期性壳边界条件在非刚性分子模型系统中的应用（圆柱体周围流动的分子动力学模拟）

• 批准号: 05750157
• 负责人: 佐藤 明
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750157/
• 关键词: 分子シミュレーション; 分子動力学法; 外部境界条件; 周期殻境界条件; レナード・ジョーンズ分子

先に著者が開発した分子動力学シミュレーションのための外部境界条件である周期殻境界条件を、非剛体分子モデル系(レナード・ショーンズ流体)に適用し、その有効性を検討した。2次元円柱まわりの流れのシミュレーションにより、従来の境界条件である周期境界条件を用いた場合、円柱側面領域において一様流方向の速度成分が非常に強調された速度分布になり、また円柱後方部では速度がかなり大きく、円柱背後の一対の渦も非常につぶれたものになる。この原因は明らかに、周期境界条件が単体の円柱まわりの流れをシミュレートしているのではなく、円柱群内の流れをシミュレートしてるのにほかならない。一方、本境界条件の場合には、円柱側面方向の境界面からの流体の流出があり、また円柱背後の渦の形成状態に関しても、ナビエ・ストークス方程式の解と定性的およびある程度定量的にもよい一致を示している。さらに、本境界条件の結果は、シミュレーション領域を非常に小さく取らなければ、領域の大きさへの依存性があまり見られないことがわかった。以上のように、従来の境界条件が流れ場を大きく歪ませるのとは対照的に、本境界条件は剛体分子モデル系と同様に非剛体分子モデル系に対しても、流れ場をあまり歪ませず、非常に有効であることが明らかとなった。以上の研究により、本周期殻境界条件が、剛体分子モデル系、非剛体分子モデル系、定常流れ、衝撃波を伴う高速流れ、に対して有効であることが明らかとなったので、今後は分子動力学法の工学的応用に際して最も重要な非定常流れの問題への適用を計る予定である。具体的には、円柱背後に生じるカルマン渦列を、本境界条件を適用した分子動力学シミュレーションによって、正確に捕獲できるかどうかを検討する計画である。

The initial development of molecular dynamics and its external boundary conditions, the application of non-rigid molecular systems (fluids), and the study of its inherent properties 2. The velocity component of the flow direction in the bottom area of the cylinder is greatly emphasized when the boundary condition of the cylinder is applied. The velocity distribution in the rear area of the cylinder is greatly emphasized when the boundary condition of the cylinder is applied. The vortex behind the cylinder is greatly emphasized. The reason for this is that the periodic boundary conditions are different from those of the single column. On the other hand, in the case of this boundary condition, the outflow of fluid in the direction of the bottom surface of the cylinder is related to the formation state of vortex behind the cylinder, and the solution of the equation is qualitatively and quantitatively consistent. The result of this boundary condition is that the domain is very small and dependent. The above boundary conditions are: flow field; inverse; inverse In the above research, the boundary conditions of the periodic shell, rigid molecular system, non-rigid molecular system, steady flow, shock wave accompanied by high speed flow, the application of molecular dynamics method in engineering, the most important problem, the application of unsteady flow, are predicted. The specific molecular dynamics model is applied to the design of the vortex train, and the correct capture model is proposed.

项目成果

佐藤 明: "非剛体分子モデル系への周期殻境界条件の適用(円柱まわりの流れの分子動力学シミュレーション)" 第71期全国大会講演論文集. Vol.C. 345-347 (1993)

Akira Sato：“周期性壳边界条件在非刚性分子模型系统中的应用（圆柱体周围流动的分子动力学模拟）”第 71 届全国会议论文集 C. 345-347（1993 年）。