22-24 luty 2017

konferencja@konferencja-ipb.pl

 

Michał Chodkowski, Magdalena Szaniawska, Symulacje komputerowe adsorpcji płynu w modelowym materiale porowatym

Symulacje komputerowe adsorpcji płynu w modelowym materiale porowatym

Michał Chodkowski(1), Magdalena Szaniawska(2)

(1)Zakład Modelowania Procesów Fizykochemicznych Wydział Chemii Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie ul. Gliniana 33, 20-614 Lublin
(2) Zakład Zjawisk Międzyfazowych Wydział Chemii Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie pl. M. Curie-Skłodowskiej 2, 20-031 Lublin

Wersja PDF

          Celem niniejszej pracy było przeprowadzenie symulacji komputerowych procesu adsorpcji w modelowym materiale porowatym o przypadkowym rozkładzie porów (ang. matrix), a następnie wykonanie przykładowych obliczeń i opisanie procesu adsorpcji w takim materiale. Wyniki symulacji zostały dodatkowo porównane z teorią zaproponowaną przez Holovko i wsp. [1]. We wspomnianej pracy dokonano uogólnienia teorii skalowalnej cząsteczki na przypadek, gdy płyn sztywnych dysków ulega adsorpcji w materiale porowatym o nieuporządkowanej strukturze, powstałym poprzez wygenerowanie w sposób losowy położeń dysków.

          Symulacje prowadzono w dwóch wymiarach, w zespole wielkim kanonicznym, zmieniając dla każdej kolejnej serii potencjał chemiczny o założony krok. W pierwszym etapie przeprowadzono obliczenia dla płynu opartego na modelu sztywnych kul bez obecności nieuporządkowanego materiału porowatego w pudle symulacyjnym dla różnych, ustalonych wartości potencjału chemicznego. W drugim etapie obliczeń najpierw generowano losową konfigurację nieuporządkowanego materiału porowatego o ustalonej gęstości. Po wygenerowaniu konfiguracji materiału porowatego przeprowadzono symulację adsorpcji płynu sztywnych kul w takim układzie. Symulację prowadzono równolegle na 156 replikach pudła symulacyjnego o identycznych danych wejściowych, lecz różnych konfiguracjach materiału porowatego, otrzymując wynik końcowy (gęstość układu) jako średnią po wszystkich replikach. Symulacje zostały wykonane dla jednej gęstości materiału porowatego, odpowiadającej współczynnikowi upakowania 0.5. Jest to bardzo dużo; jednakże z uwagi na fakt, że celem jest dokonanie porównania z teorią, wybrano przypadek, który powinien stanowić poważne wyzwanie.

Rys.1 Przykładowa konfiguracja materiału porowatego użyta do przeprowadzenia symulacji (fragment).

Rys.2 Zależność gęstości od potencjału chemicznego dla układu modelowego płynu. (linia ciągła przedstawia wyniki teoretyczne, kółka - wyniki symulacji)

Rys.3 Zależność gęstości od potencjału chemicznego dla układu modelowego płynu z materiałem porowatym. (linia ciągła przedstawia wyniki teoretyczne, kółka – wyniki symulacji)

- zaprezentowane powyżej wyniki wykazują bardzo dobrą zgodność z uogólnieniem teorii skalowalnej cząsteczki na modelowe materiały porowate o przypadkowym rozkładzie porów; - dokładność teorii jest zbliżona do tej uzyskanej dla czystego płynu sztywnych dysków;

[1] Holovko M., Shmotolokha V.I., Dong W., Condensed Matter Physics 13 23607: 1 (2010).

Dodaj komentarz

Kod antyspamowy
Odśwież

Organizatorzy, patroni, sponsorzy

 

 

 

 

Please publish modules in offcanvas position.

Free Joomla! template by Age Themes