[发明专利]一种三维空间多颗粒填充动力学模拟方法

权利要求书

1.一种三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取填充模拟粒子的特性参数、模拟盒子参数、粒子在模拟盒子中的初始填充密度、以及不同粒子之间相互作用的势函数；

根据所述初始填充密度、所述粒子的特性参数、所述模拟盒子参数，在所述模拟盒子中随机填充相应数量的粒子，形成粒子系统；

获取所述粒子系统中各粒子的初始坐标，基于粒子的所述初始坐标对各粒子的坐标进行调整，使所述粒子系统达到平衡状态；

当所述粒子系统各热力学量的统计服从正则系综，以及所述粒子系统保持在第一预设温度时，计算所述粒子系统的第一压强，其中，所述第一压强为所述粒子系统在所述初始填充密度下达到平衡状态时对应的压强，所述第一预设温度为粒子可自由运动的温度；

当所述粒子系统各热力学量的统计服从等温等压系综，以及所述粒子系统保持在所述第一压强时，将所述粒子系统由所述第一预设温度降低至第二预设温度，所述模拟盒子动态压缩；

当所述粒子系统保持所述第二预设温度时，将所述粒子系统由所述第一压强降低至第二预设压强，所述模拟盒子准静态膨胀；

输出在所述第二预设温度下，所述粒子系统达到平衡状态时相应的粒子的填充体积分数、以及粒子的填充空间构型。

2.如权利要求1所述的三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，控制所述粒子系统由所述第一预设温度降温至所述第二预设温度的降温速度模拟粒子系统的随机填充情况和紧密填充情况。

3.如权利要求1所述的三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，所述计算所述粒子系统的第一压强的步骤前，还包括在第一预设温度下赋予所有粒子初始速度，采用Verlet算法对各粒子的位置和速度进行更新。

4.如权利要求1所述的三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，所述势函数为，

E_smooth(r)＝E(r)*f(r)

其中，E(r)为标准Lennard-Jones势，f(r)为平滑函数，r表示原子间距，r_m表示内截断半径，r_cut表示外截断半径。

5.如权利要求4所述的三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，所述内截断半径为所述外截断半径取为σ，其中，σ表示势能为零时对应的原子间距。

6.如权利要求1所述的三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，所述粒子的特性参数包括粒子类型、粒子直径、力场类型。

7.如权利要求1所述的三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，当各粒子在当前坐标受力小于第一预设阈值时，则认定粒子系统达到平衡状态；或当粒子系统在调整中前后两次坐标对应的总能量的变化率小于第二预设阈值时，则认定粒子系统达到平衡状态，其中，粒子系统的总能量为各粒子在当前坐标对应的势能之和。

8.如权利要求1所述的三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，所述粒子包括至少两种不同粒径的颗粒。

9.如权利要求1所述的三维空间多颗粒填充动力学模拟方法，其特征在于，所述第二预设温度为0-0.2K，所述第二预设压强为0-0.2atm。

10.一种计算机设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-9任一项所述方法的步骤。