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LAMMPS讲解73-耗散粒子动力学滑移边界条件控制方法

耗散粒子动力学在复杂流动方面具有广泛的应用。但是在流体在固体表面流动时,如何控制滑移边界条件是耗散粒子动力学的一个问题。本例通过修改LAMMPS源代码中的fix wallfix wall/lj126实现了文献Tunable-slip boundaries for coarse-grained simulations of fluid flow中的滑移边界条件控制方法。采用的lammps版本是29sep2021.通过设置参数可实现从无滑移到无限滑移的连续控制。实现的边界条件是一个通道流,上下壁面只能是y方向的两个盒子边界,流动方向只能是x方向。修改后的源代码可添加微信baolu_yao获取。该方法主要通过在近壁区引入一个耗散力来控制近壁区的速度,具体方法是:当粒子进入近壁区后就会受到一个额外的力,这个力包含两部分一个耗散力一个随机力。为了防止粒子跑出边界需要施加一个保守力,这里保守力采用LJ/126模型。通过修改源代码可以方便采用其他形式的保守力。耗散力用来控制速度,随机力和耗散力组合起来保证近壁区的温度不变。其中γ_WT为控制强度,调节该值的大小就可实现滑移量的控制。

    修改后的代码测试效果如下。图中结果表明代码修改成功。但是有温度分布可以看出,这里设置的剪切率太大了。

 

image.png

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下面是测试所用到的in文件

###########################################################################

####这是一个通道流,上下壁面只能是y方向的两个盒子边界,流动方向只能是x

units        lj

boundary p f p

neighbor  1.0 bin

neigh_modify  every 1 delay 0 check yes

atom_style   atomic

pair_style   dpd 1.0 1.0 343587

comm_modify mode single vel yes

 

log 01.log

variable vx equal 1.0

 

variable vx_up equal ${vx}/2

variable vx_down equal -${vx}/2

 

# ----------------- Atom Definition Section -----------------

 

region box block -5 5 -5 5 -5 5 units box

create_box 1 box

lattice fcc 3.0

region fluid block -5 5 -4.0 4.0 -5 5 units box

create_atoms 1 region fluid

 

# ----------------- Settings Section -----------------

 

pair_coeff    1 1 25 1.0

mass 1 1.0

 

# ----------------- Run Section -----------------

 

 timestep 0.01

 velocity     all create 1.0 672748 rot yes dist gaussian

 

 thermo 100

 thermo_style custom step temp

 thermo_modify flush yes

 

 dump mydump all custom 10000 dump.lammpstrj id type x y z

 

 fix mynve all nve

 #fix fix_id group_id wall/lj126 face coord epsilon sigma cutoff myT myseed mygamma myv

 fix ywall_down all wall/lj126 ylo EDGE 0.001 1.0 1.1225 1.0 5632456 2.0 ${vx_down} units box

 fix ywall_up all wall/lj126 yhi EDGE 0.001 1.0 1.1225 1.0 687541 2.0 ${vx_up} units box

 

 run 1000000

 

 reset_timestep 0

 

 compute cc1 all chunk/atom bin/1d y lower 0.1 units box

 fix 2 all ave/chunk 1 100000 100000 cc1 density/number vx temp norm sample file rho_vx_T.profile

 

 run 100000

 

 

感谢鲍路瑶老师的分享,内容来自于鲍老师分享出来的资料

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