Моделирование динамики смачивания абсолютно жесткого бака методом частиц

Рассмотрена модель, включающая в себя две системы частиц — жидкости и стенки бака. Бак не деформируется, его частицы неподвижны. Частицы жидкости движутся в плоскости под действием сил. Каждая частица жидкости взаимодействует с каждой частицей стенки бака. Система частиц жидкости «смачивает» поверхность бака, если она находится достаточно близко (в некотором смысле) к системе частиц стенки бака. Норму близости двух систем частиц называют степенью смачивания. Исследован динамический процесс перехода частиц жидкости из начального состояния в конечное. В начальном состоянии система частиц жидкости расположена некоторым произвольным образом относительно системы частиц стенки бака. В конечном состоянии частицы жидкости переходят в ближайшую окрестность системы частиц стенки бака и «смачивают» ее. Задача рассмотрена в двумерной постановке. Предлагаемая модель является макроскопической. Частица — материальная точка с заданной силовой характеристикой. Частица жидкости ассоциирована с каплей. Рассматриваемая задача анализа переходного процесса — задача капельной динамики. Уравнения динамики частиц жидкости интегрированы методом Рунге — Кутты. Решение сходится по числу частиц достаточно быстро.

Литература

[1] Пье Пху Маунг, Малышева Г.В. Моделирование кинетики процесса пропитывания при производстве рефлекторов зеркальных космических антенн из углепластиков. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2016, № 5, с. 38–47, doi: 10.18698/0236-3941-2016-5-38-47

[2] Капринос Д.М., ред. Композиционные материалы. Справочник. Киев, Наукова думка, 1985. 592 с.

[3] Григорьев Г.А. Изотерма адсорбции для смачивания твердого тела жидкостью при иммерсионном смачивании. Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008, т. 3, № 5, с. 32–35.

[4] Баданова А.К., Кутжанова А.Ж., Кричевский Г.Е., Фролова М.А. Исследование краевых углов смачивания и гистерезиса смачивания гидрофобизированных текстильных материалов. Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности, 2015, № 3(357), с. 54–58.

[5] Середин Л.М., Середин Б.М., Князев С.Ю. Исследование причин невоспроизводимого формирования дискретных зон избирательным смачиванием. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион, Технические науки, 2014, № 1(176), с. 125–130.

[6] Чикова О.А., Витюнин М.А., Овчинников Г.В., Константинов А.Н. Расслоение расплавов Sn-Cu при смачивании меди. Расплавы, 2012, № 4, с. 88–96.

[7] Верхоломов В.К. О работе адгезии при смачивании твердой поверхности жидкой фазой. Наука и мир, 2017, № 4(44), с. 11–14.

[8] Бесланеева З.О., Таова Т.М., Алчагиров Б.Б., Хоконов Х.Б. Размерная зависимость краевого угла и линейного натяжения при смачивании нанокаплей поверхности подложки. Известия РАН. Серия физическая, 2017, т. 81, № 5, с. 669–676.

[9] Желтухина Е.А., Галиханов М.Ф. Влияние электретирования на смачивание пленок из полистирола. Вестник Казанского технологического университета, 2013, т. 16, № 6, с. 90–92.

[10] Ковтунов А.И., Мямин С.В., Чермашенцева Т.В. Исследование процессов смачивания стали алюминием при производстве слоистых композитов. Сварочное производство, 2011, № 3, с. 8–11.

[11] Самсонов В.М., Трудова Л.А. Молекулярно-динамическое моделирование кинетики смачивания и растекания. Вестник Тверского государственного университета. Сер. Физика, 2011, № 12, с. 94–102.

[12] Павленко А.Н., Цой А.Н., Суртаев А.С., Кузнецов Д.В., Сердюков В.С. Влияние низкотеплопроводного покрытия на динамику повторного смачивания перегретой пластины стекающей пленкой жидкости. Теплофизика высоких температур, 2016, т. 54, № 3, с. 393–400, doi: 10.7868/S0040364416020149

[13] Воинов О.В., Кулиш С.М., Родионов С.Л. Динамика смачивания твердых тел вязкими жидкостями. Отчет о НИР/ОКР, грант № 96-01-01605-а Российского фонда фундаментальных исследований, 1996.

[14] Алабужев А.А. Влияние неоднородности поверхности на четные моды собственных колебаний цилиндрической капли. Математическое моделирование в естественных науках, 2017, т. 1, с. 163–168.

[15] Галашев А.Е. Формирование капли ртути на поверхности графена. Компьютерный эксперимент. Коллоидный журнал, 2015, т. 77, № 5, с. 593–602, doi: 10.7868/S0023291215040084

[16] Краснолуцкий С.Л., Лежнев Е.В., Рудяк В.Я. Моделирование коэффициентов переноса воды методом молекулярной динамики. Труды Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета, 2018, т. 21, № 1(67), с. 6–16.

[17] Рапапорт Д.К. Искусство молекулярной динамики. Ижевск, ИКИ, 2012. 632 с.

[18] Свавильный Н.Е. Динамика поведения капельной фазы в плазменных потоках, формирующихся в разрядных промежутках вакуумно-дуговых разрядов с рабочим газом аргоном. Металлофизика. Новейшие технологии, 2016, т. 38, № 2, с. 247–265, doi: 10.15407/mfint.38.02.0247

[19] Бизюков А.А., Ромащенко Е.В., Середа К.Н., Чибисов А.Д., Кашаба А.Е. Динамика капельной фазы в плазме дугового разряда низкого давления. Вестник Харьковского Университета, серiя фiзична «Ядра, частинки, поля», 2004, № 642, вып. 3(25), с. 42–61.

[20] Илюхина М.А. Динамика оболочечных и капельных микроструктур при акусто-вибрационном воздействии. Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. МГУ им. М.В. Ломоносова, 2010. 22 с.

[21] Caroline Chalak, Bruno Chareyre, Felix Darve DEM-simulations of unsaturated soils interpreted in a thermodynamic framework. III International Conference on Particle-based Methods. Fundamentals and Applications. PARTICLES 2013, E-book, Barcelona, Spain, pp. 269–280.

[22] Manuel Huber, Winfried Sackel, Manuel Hirschler, S.Majid Hassanizadeh, Ulrich Nieken. Modelling the dynamics of partial wetting. III International Conference on Particle-based Methods. Fundamentals and Applications. PARTICLES 2013, E-book, Barcelona, Spain, pp. 470–479.