[发明专利]一种预测胶体剪切运动过程中微观结构演变的跨尺度模拟方法

权利要求书

1.一种预测胶体剪切运动过程中微观结构演变的跨尺度模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）根据密度泛函理论，通过Gaussian03程序计算得到不同组分低聚体结构模型和参数；

（2）对步骤（1）获得参数与模型，运用Materials Studio软件的Build模块和AmorphousCell模块，分别构建溶胶体系单组份粗粒化结构模型和单组份全原子动力学结构模型；

（3）对步骤（2）获得单组份全原子动力学结构模型，运用Materials Studio软件中的Forcite模块进行结构优化和动力学平衡，利用Cohesive Energy Density通过分子动力学模拟后的轨迹文件计算组分的溶解度参数δ；

（4）对步骤（3）获得的参数，计算相对应的粗粒化珠子之间的排斥力参数a_ij，构建DPD力场参数；

在步骤（4）中，通过以下公式计算排斥力参数a_ij；

其中，χ_ij表示不同DPD珠子之间的Flory-Huggins参数；

δ_i和δj表示珠子的溶解度参数；

V是珠子的摩尔体积；

KT表示DPD模拟中的能量单位；

α_ij表示不同DPD珠子之间的相互作用力参数；

（5）对步骤（2）获得的粗粒化模型和步骤（4）获得的参数，运用Materials Studio软件中的Build模块构建溶胶体系的DPD模型；

（6）对步骤（5）获得的模型，运用Materials Studio软件中Mesocite模块的DPD进行耗散粒子动力学模拟，优化结构得到动力学平衡模型；

（7）对步骤（6）获得的模型，运用Materials Studio软件中的Mesocite模块的shear功能，根据相关剪切条件，设置非平衡动力学参数，做剪切模拟；

（8）结果文件输出，结束。

2.根据权利要求1所述的一种预测胶体剪切运动过程中微观结构演变的跨尺度模拟方法，其特征在于：在步骤（2）中，对于单组份粗粒化结构模型，一个水珠子包含多个水分子，一个低聚体分子为一个珠子；对于单组份全原子动力学结构模型，单组份低聚体分子的个数设置范围为20~5000个。

3.根据权利要求1所述的一种预测胶体剪切运动过程中微观结构演变的跨尺度模拟方法，其特征在于：在步骤（3）和步骤（6）中，动力学平衡用到NVT或NPT系综。

4.根据权利要求1所述的一种预测胶体剪切运动过程中微观结构演变的跨尺度模拟方法，其特征在于：在步骤（7）中，时间步长设置范围为0.05~1fs，步数设置范围为10³~10⁷。

5.根据权利要求1所述的一种预测胶体剪切运动过程中微观结构演变的跨尺度模拟方法，其特征在于：在步骤（8）中，根据xtd轨迹文件分析DPD珠子的运动轨迹，对胶体微区剪切运动过程进行动态原位研究，利用相关计算文件分析其粘度变化。