유한 척력적 유체의 이동 특성에 관한 분자 동력학 연구: I. 자체 확산 (Molecular Dynamics Studies for the Transport Properties of Bounded Repulsive Fluids: I. Self-Diffusion)

서지정보

· 발행기관 : 한국고분자학회
· 수록지 정보 : 폴리머 / 40권 / 4호 / 594 ~ 599페이지
· 저자명 : 김춘호, 하기룡, 서숭혁

초록

유한 척력적 유체의 자체 확산 특성을 고찰하고자 침투성 구형 모델에서 분자 동력학 방법을 이용한 전산 모사를 다양한 범위의 입자 충전 분율 φ 및 척력적 에너지 상수 ε* 조건에서 수행하였다. 전산 모사로부터 측정된 자체 확산 계수 D는 기체 운동 이론식을 기초로 한 Boltzmann 및 Enskog 확산식을 포함하여 관련 이론식들과 비교하였으며 Enskog 이론식과 유사한 형태의 경험적 확산식을 제안하였다. 입자 충전 분율과 자체 확산 계수의 곱의항 φD는 전이적 변환 특성을 보였다. 연체형 입자 충돌이 주된 낮은 척력적 에너지 조건인 ε*=0.25에서 거의 상수함수 형태를 띠지만, 반면 강체형 입자 충돌이 주된 높은 척력적 에너지 조건인 ε*=4.0에서 급격한 감소를 보인다.
높은 밀도 조건에서 높은 척력적 에너지를 갖는 경우 본 연구에서 제안된 Enskog 형태의 경험식과 전산 결과와의불일치는 유한 척력적 유체에서 나타나는 클러스터 형성 구조 및 이에 기인되는 유체 상태에서 고체 상태로 상전이변화가 주된 이유로 설명되었다.

영어초록

Molecular dynamics simulations for the penetrable-sphere model have been carried out over a wide range of the packing fraction φ and the repulsive energy parameter ε* to investigate the self-diffusion properties of the bounded repulsive fluids. The resulting self-diffusion data D are compared with theoretical approximations including Boltzmann and Enskog diffusion predictions in the gas kinetic theory. Empirical Enskog-like approximation based on the Enskog theory in the hard-sphere model we also proposed. The product of φD exhibits the transitional behavior from a nearly constant function of density in the lower repulsive system (ε*=0.25) where the soft-type collisions are dominant, to a rapidly decreasing function in the higher repulsive system (ε*=4.0) where most particle collisions are the hard-type reflections.
For highly repulsive systems with high densities, a relatively poor agreement with our proposed prediction are observed due to the cluster-forming structure and phase transition from the fluid-like to the solid-like state in such bounded repulsive fluids.

참고자료

· 없음