第154章 普适性积冰生长模型

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第154章普适性积冰生长模型

“多体耗散粒子动力学……”

祝兰重复了一遍这个名词，同时抬手理了一下头发。

这是她在思考时会做的一个无意识动作。

作为一个表面物理学教授，祝兰自然很早就开始接触分子动力学相关的计算模拟了。

其中自然也包括耗散粒子动力学（DPD）——一种在最近几年才被提出的、应对介观粒子运动的数值模拟方法。

但这个多体耗散粒子动力学又是什么？

DPD中的基本粒子本来就不是分子动力学中的单个原子或者分子，而是代表着一个个分子团的粗粒化粒子。

由于省去了分子动力学中对所有分子进行描述的麻烦，系统的自由度大大减少，计算量也随之呈指数级减少，非常适合介观尺度或者具有一定规模的宏观尺度的研究。

不过这个“一定规模”，在分子动力学领域指的也就是100nm，最多不会超过1mm这个数量级。

如果多体的意思是继续扩大研究的尺度，那么就意味着又要增加需要研究的分子团数量，和建立DPD方法的初衷相悖……

无法解开困惑的祝兰最终决定“不耻下问”——她和林国范都不是航空工业系统内部的人，对于常浩南这个名字自然不会有什么印象。

所以在他们看来，面前这个人应该只是182厂主要负责运8除冰装置改进的年轻工程师而已。

至少目前还是这样。

“好吧，你说的多体耗散粒子动力学和我所熟悉的耗散粒子动力学之间有什么关系么，区别又在哪里？”

实际上这个时候，常浩南也刚刚把瞬间涌入自己脑子里面的知识给整理完，关于MDPD的基本原理，他也就只比坐在旁边的祝兰早了大概两分钟知道。

“最大的不同在于，MDPD对状态方程进行了改造，基于此得到了新的控制方程。”

“DPD中的保守力是一个纯排斥作用的力，其大小随着距离的增加而减小，由这样的力控制的粒子会不断地彼此远离并最终充斥整个计算空间，形成一团密度、温度等各项热力学性质均匀的物质。”

说完，常浩南从旁边拿过纸笔，写下了DPD的状态方程。

p=kT+A2

之所以这么做并不只是为了让林国范和祝兰更容易看懂，也是为了加深常浩南自己的理解，以及顺便把MDPD的理论原理给整理下来。

“这个状态方程里的流体密度的最高次项为二次项，而用于描述液体内部压力的状态方程需要含有流体密度的三次项，故这种形式的状态方程从本质上无法数值模拟带有自由液气界面的流体系统。”

听到这里，祝兰的眼神猛地亮了起来：

尽管常浩南还并没有开始介绍什么新知识，但是他能够把到目前为止还算是前沿理论框架的DPD给讲明白，并且直接点出了其最大的问题所在，显然是真的研究过这个问题，而不是那种只学过1+1=2就想证明哥德巴赫猜想的民科，或者只凭头脑风暴就要大干快上的新手工程师。

如果说刚刚他们夫妻俩还是抱着些许居高临下的眼光，想看看如此年轻的一个工程师能说多少有价值的东西的话。

那么现在，至少已经把常浩南当做是一个可以进行平等学术交流的同行了。

旁边的林国范也是不由自主地坐直了身子：

“所以你刚刚说的新方法可以解决这个问题？”

对于侧重应用向研究的林国范来说，这件事情的意义甚至还要更大一些。

因为DPD的模拟有些过于理想化了，几乎只能被用于气态系统和流体均匀充满整个受限密闭空间的满管系统。

而现实环境中，符合这两种要求的情况属实不多，几乎所有的研究对象都在开放空间之内，并且带有自由液气界面。

“当然。”常浩南用笔在面前的纸上轻轻点了点：

“我在研究文献时发现，通过组合三次样条曲线，对DPD中的权函数进行改进，可以得到一种能够根据距离不同自由转换吸引和排斥作用的保守力形式，这样就可以保证模型中的粒子能以一定的密度聚集在一起，从而形成类似凝聚态液滴形式的粒子团……”

“在保守力的状态方程中添加流体密度的高次项之后，就得到了MDPD的状态方程。”

常浩南说着在纸上写下了计算流程的最后一步，也就是保守力方程的改造结果：

p=kT+A2+2Br42(-c)

在完成了最后一个符号之后，他露出了一个满足的笑容，然后轻轻把笔放在一边。

“而基于它的控制方程，是可以对真实液滴进行数值模拟的。”

……