计算共存相之间的界面张力

1、计算共存相之间的界面张力背景 界面张力是评估两种流体能否互相混合的重要物理学量。DPD 模块提供了计算两种流体间界面张力的可能性。DPD 所使用的算法会计算体系单元内沿着X 轴方向的界面张力值。为了能够达到这一目的，我们需要在X 轴方向延长体系的长度。通过这种改变，会使得X 界面会有比较小的表面积，从而导致较低的自由能。该教程包括： 设置非立方的二元混合体系 执行DPD 分析计算结果并获得界面张力11设置非立方的二元混合体系 在本教程中，我们将会研究一个非常简单的油水体系。水分子将会使用一个单独的珠子来表述，油分子则表述为较短的珠子链。油珠子和水珠子的斥力将会被设置为较大值，以保证能够快速的发

2、生相分离。 从模块工具栏上选择DPD 工具 ，然后选择Calculation。选择Species 标签。 对于这一计算，你需要两种不同的珠子类型。你可以将其标记为O 和W，用于反映油和水。在Bead types 部分，将A 改为O，将B 改为W。 你可以自己定义油和水珠子，但是现在必须定义用什么样的珠子构造你的分子。你将会使用单个W 珠子来定义水分子，并使用八个O 珠子来定义油分子。 在Mesoscale molecule type 部分将Diblock 的名称改为Oil。在Topology 区域输入O 8。在下一行，输入Water 作为水分子名称，并在Topology 输入W 1 作为水分子

3、。 这样定义了要计算的物种。2 现在你需要指定这些珠子之间是如何作用的。选择Interactions 标签。在本例中相互作用的默认值就比较合适，因此在这里不需要作任何改变。 选择System 标签。在当前体系中，并没有包括水。你必须改变两种组分的相对数量，以使油和水的数量相等。将Relative amounts fields 的两个数值都改为0.5。 如上面所说，需要一个非立方的模拟单元来确定界面发生在X 方向。因此，需要增加X方向的长度，并且缩小Y、Z 方向的长度。在System extent 部分的第一项上单击，将数值从10.0 改为15。将其他两部分改为6.0。3 3000 步的计算对于

4、产生所需的数据已经是足够多的了。现在我们需要确认每过250 步就将体系的密度值和介观分子子集就被保存一次以便于后期分析。 选择Setup 标签。将Number of Steps 设置为3000，并将Frame every 设置为250。确定Coordinates every 设置为1，并且Restart 设置为3000。3000/250=12是指经过12步，水油分离。42. 执行DPD 模拟 现在需要指定输出输出文件的名称。 选择Job Control 标签。去掉Automatic 前面的对勾，并在Job Description 里输入Oil_Water。计算所有产生的文档名称都将会包括oil

5、_water 的前缀。 按下Run 按钮。等待作业结束，并进入到下一部份。53分析运算结果，并获得界面张力 如下图，计算结果为oil_water.mtd 文档。 按下Animation 工具栏上的按钮。从下拉菜单中选Options将playback speed 设为Slow将playback style设为Loop(提示：要显示Animation 工具栏，请首先从View 菜单中选择Toolbars，并选中Animation。)6现在可以通过动画播放计算的结果。 * 确定oil-water.mtd被激活 * 单击Animation 工具栏的 * 在动画演示的过程中，油珠子和水珠子将发生分离。从Animation 中的 Options上可以看到每一步时水、油的混合情况。)7 表面张力的单位为质量.时间-2。该数据以DPD 单位给出。质量的单位就是珠子的质量，而时间单位则以