بررسي تغييرات شعاع ذرات در روش ديناميك ذره استهلاكي با اندازه و نوع نيروي بقايي بين ذرات

Study the effect of conservative force size and type on particles radios in Dissipative Particle Dynamics method

در مقاله حاضر به بررسي تغييرات شعاع ذرات در روش ديناميك ذره استهلاكي با تغيير نوع و اندازه نيروي بقايي پرداخته مي‌شود. در اكثريت مطالعات گذشته ذرات در روش ديناميك ذره استهلاكي به عنوان نقاط دافعي (بدون شعاع) در نظر گرفته شده اند در صورتي كه فقط در حالت نيروي بقايي صفر يا حالت گاز ايده آل نقطه اي بودن ذرات معني‌دار است و با افزايش نيروي بقايي اندازه ذاتي ذرات در روش ديناميك ذره استهلاكي كه توسط يك ناحيه كروي قابل نفوذ احاطه شده اطرافشان بيان مي‌شود بزرگتر خواهد شد. در ابتدا نياز به تعريف روش مناسب محاسبه شعاع داريم. روش‌هاي مختلف محاسبه شعاع از جمله روابط استوكس-اينشيتين، استوكس و تابع توزيع شعاعي بررسي مي‌شوند و به اين نتيجه مي‌رسيم كه با توجه به محدوديت‌هاي روابط استوكس و استوكس- اينشتين استفاد از تابع توزيع شعاعي روش مناسب محاسبه شعاع مي‌باشد. در ادامه به روند تغييرات شعاع ذرات و پخش آن‌ها در سيستم با تغيير ضرايب نيروي بقايي خطي استاندارد و نيروي بقايي نمايي پرداخته مي‌شود. در نهايت نشان داده مي‌شود كه با استفاده از نيروي بقايي هيريدي نمايي-خطي و انتخاب ضرايب مناسب مي‌توان بدون هزينه محاسباتي اضافه تر، به شبيه سازي ذرات بزرگتر در محلول هاي كلوييدي با توزيع مناسب و همگن پرداخت.

The radios of particles in Dissipative Particle Dynamics (DPD) method is investigated numerically taking into account size and type of conservative force. In the most of previous studies, the DPD particles have been considered as a point center of repulsion with zero radios and hence sphere size is prescribed by the creation of a structure of frozen DPD particles. Although only in ideal gas state or zero conservative force the DPD point particle is meaningful and with conservative force the DPD particles have an intrinsic size which is assigned by the spherical impenetrable domain occupied by each particle when immersed in a sea of other particles. At first the appropriate method should be define to calculate the size of DPD particle. Different methods including Stokes-Einstein relation, Stokes law and radial distribution function (RDF) are studied and it is concluded that according to limitation of Stokes-Einstein and Stokes relations the RDF is the best method for evaluation of DPD particle size. In the following, the trend of DPD particle size changing and their distribution in the system with linear and exponential conservative force examined. At the end we demonstrate that the employing of exponential conservative forces for the colloid-colloid and colloid-solvent interactions but keep the conventional linear force for the solvent-solvent interactions achieve a well-dispersed suspension with different particle sizes without extra computation.