شبيه‌سازي ديناميك مولكولي جريان آرگون مايع درون نانو كانال با استفاده از تابع پتانسيل‌هاي مختلف

Molecular dynamics simulation of liquid argon flow in nanochannels using different potential functions

در مقاله حاضر، شبيه‌سازي ديناميك مولكولي جريان پوآزي حاوي آرگون مايع درون يك نانوكانال با اعمال نيروي خارجي روي ذرات سيال، با استفاده از تابع پتانسيل‌هاي مختلف انجام شده است. براي محاسبه برهم كنش‌هاي بين اتم‌ها از سه مدل تابع پتانسيل لنارد-جونز مختلف، استفاده شده است. مدل‌هاي پتانسيل‌هاي بين مولكولي مدل شده عبارتند از: پتانسيل لنارد- جونز 6-12، پتانسيل لنارد- جونز 6-9، پتانسيل لنارد- جونز هموار. انرژي پتانسيل پروفيل‌هاي چگالي و سرعت در داخل كانال استخراج و بررسي شده‌اند. نتايج حاصل نشان مي‌دهند كه مشخصات و رفتار هيدروديناميكي جريان به نوع تابع پتانسيل برهم كنش وابسته بوده و پيش‌بيني‌هاي پروفيل سرعت براي مدل پتانسيل لنارد- جونز 6-9 بيشتر از پتانسيل‌هاي لنارد- جونز 6-12 و لنارد- جونز هموار مي‌باشد. همچنين، در شرايط يكسان با اعمال مدل تابع پتانسيل لنارد- جونز 6-9، سيستم شبيه‌سازي ديرتر به تعادل مي‌رسد كه اين امر موجب افزايش زمان محاسبات مي‌شود. نتايج حاصل از اين تحقيق، تاثير مدل نيروي برهم كنش بين مولكولي را در تحليل و فهم جريان‌هاي با مقياس نانو نشان مي‌دهد.

In the present paper, Molecular Dynamics Simulation (MDS) is performed for Poiseuille flow of liquid Argon in a nanochannel by embedding the fluid particles in an external force with different potential functions. Three types of Lennard-Jones (LJ) potentials are used as interatomistic or molecular models for evaluations of interactions and density, velocity profiles across the channel are investigated. The interatomic potentials are LJ 12-6 potential, LJ 9-6 potential and LJ-Smooth potential. Density and velocity profiles across the channel are investigated. Obtained results show that hydrodynamic characteristics and behavior of flow depends on the type of interaction potential. It is shown that the LJ 9-6 predictions for velocity and temperature are larger than those of LJ12-6 and LJ-Smooth potentials. Also, applying LJ 9-6 results in further calculations time. The results show the effect of interaction force model on the understanding and analyzing of nanoscale flows.