界面張力計算的案例
分子動力學模擬-油氣界面張力和最小混相壓力計算
關鍵詞：頁巖油，分子動力學，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力
摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現出巨大的技術優勢。因此，本文采用分子動力學模擬方法，研究體相CO2/原油的混相機理。
通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實現不同氣體，不同油種類，不同溫度下的油氣界面張力和最小混相壓力計算。這套代碼還可以把氣體換成水，在氣體/水中加入表面活性劑，助溶劑等，進行研究。
MS，LAMMPS，GROMACS均可以實現，這里介紹LAMMPS，GROAMCS流程。
1，初始模型構建：初始模型是 氣體-液體-氣體模型，使用PACKMOL構建
2，選擇力場：CO2可用TRAPPE，EPM2力場，油用OPLS-AA力場
3，進行分子動力學模擬：能量最小化-平衡動力學-生產動力學
4，統計界面張力數據，還可分析密度分布，擴散系數，相互作用力參數等
5，提供LAMMPS in文件，data文件; GROMACS：mdp，top，inp，pdb，gro，xtx等文件
首先設置一個初始尺寸較大的模擬盒子，如圖1所示。
體系設置為NVT系綜，可以設置多個溫度，觀察溫度對混相行為的影響。壓力由氣體數量決定。這個體系6ns就穩定了，但是收集IFT數據，需要30ns。
圖2分析了z方向密度分布。圖3是油的二維密度分布。
圖4是不同時間下油-氣的擴散構象。
圖5是油氣界面張力數值，可以看到能和實驗匹配。
圖6是擴散系數，可以分析x-y方向，和z方向，也可以直接分析整個體系。
展開 一種具有低表面張力和優異熱導率的液態金屬熱界面材料
由于器件之間表面接觸不完全，因此在熱源與散熱器的界面處總是出現氣隙，此時空氣的導熱系數(Tc)僅為0.026 W/(mK)，阻礙了熱量從熱源向散熱器的有效傳遞。通過應用熱界面材料(TIMs)填充氣隙，可以降低界面處的接觸電阻。
由于聚合物低的固有導熱系限制了材料的應用，因此聚合物基TIMs通過填充導熱顆粒以提高材料的導熱性能，常見的導熱填料如AlN (360 W/(mK))，BN(250-300W/(mK))，碳纖維(1100 W/(mK))，碳納米管(3000 W/(mK))和石墨烯(5300 W/(mK))。鎵(Ga)基液態金屬(LM)由于其高導熱性而引起了熱管理領域的廣泛關注，LM也被應用于電子領域的TIMs。
然而，LM的表面張力過高，無法濕潤熱源和散熱器的表面，并且LM泄漏導致器件短路的風險很大。因此，芯片表面涂漆困難和漏電引起的短路成為液態金屬應用的瓶頸。目前研究人員采用Cu、Fe、Ni、Mg、Ag、W等金屬顆粒作為填料，以減少泄漏，提高LM的導熱系數。但是，目前報道的大多數金屬顆粒會形成金屬間化合物，導致LM基TIM失效。
在LM中填充高導熱半導體，如金剛石和Al2O3，可以提高粘度和導熱性，同時也可以解決LM泄漏問題。然而，BN與液態金屬復合材料尚未成功制備，這可能是由于Ga的高表面張力與BN的低表面能不匹配。為了克服LM的高表面張力問題，目前的研究重點是利用氧化鎵(Ga2O3)降低LM的表面張力，但這會降低LM的導熱系數。因此如何調節表面張力而且不影響LM的導熱系數是目前的研究方向之一。
展開 CFD仿真VOF界面捕捉穩定性研究：數值擴散與表面張力偽速度的影響及優化
</p><p> <strong>1.2 表面張力“偽速度”（spurious currents）</strong></p><p><strong>成因</strong>：</p><p>表面張力的計算通常采用CSF（Continuum Surface Force）模型[1]，該模型將表面張力分布到界面附近的網格中。如圖 1所示，界面的離散近似充當物理平滑界面上的擾動，在其附近產生虛假的毛細管流。其毛細管流的量級與網格尺度有關，見式。
展開 MatlabGUI界面調用Ansys計算并輸出計算結果
將兩個txt合并成test3.mac作為APDL語言開始的參數定義，生成test3.mac之后再使用system函數調用ANSYS的求解器，并讀取test3.mac進行計算
在計算之前，是不能生成圖片的，這時需要設置只有點擊“開始重構”按鈕之后，其他按鈕才可用。
點擊按鈕開始計算之后，會分別輸出兩個名為residualstress.jpg和deformation.jpg的圖片，對應的語句為
/image,save,'E:\GUIRStest\residualstress',jpg
設置當點擊“生成殘余應力云圖”和“生成角變形云圖”時，會讀取圖片的路徑并使用imshow生成圖片。
至此，一個簡易的MatlabGUI界面調用ANSYS計算并輸出圖片就完成了。
展開 
沖壓工藝仿真中界面接觸壓力計算精度研究
為了揭示成形工藝仿真參數選擇對板料—模具界面接觸壓力技術精度的影響，本文基于Dynaform軟件，參數化研究了有限元單元尺寸、積分點個數和沖壓速度對仿真結果的影響。研究結果表明：對比于積分點個數和沖壓速度，板料網絡和模具網絡更明顯地影響著仿真結果；而積分點個數和沖壓速度帶來的波動范圍很小。
與普通鋼板相比，先進高強鋼板沖壓時會引起更大的板料—模具界面接觸壓力，加劇成形模具的磨損。為此，在成形模具設計階段需要進行模具磨損評估，對模具壽命進行預判，為選擇合理的模具材質和熱處理方案提供科學依據。
板料―模具界面接觸壓力場和溫度場等物理量是影響模具磨損的關鍵參數。為了精確計算這些物理量，借助數值模擬的技術方法已經成為一種有效的手段。Boher、Pereira、Wagoner、高晶等研究了高強鋼板沖壓過程中凹模圓角處界面接觸壓力分布，并討論了接觸壓力與模具磨損的關系。基于成形過程數值仿真結果，Wagoner、Altan指出先進高強鋼沖壓成形時界面溫升可達到100℃以上。Groche利用數值模擬方法揭示了成形時界面的溫度峰值與模具表面粘模的直接關系。最近，Pereira建立了熱力耦合沖壓過程數值仿真，揭示了DP780冷沖壓成形的界面摩擦熱和塑性變形熱分布特征。目前，為了更為精確計算板料―模具界面接觸壓力，大多數是采用細小的實體單元等技術處理，這種精細仿真模型，雖然保證了計算精度，但也大大增加計算耗時，這種仿真模型難以滿足沖壓工程需求。
在成形模具磨損評估上，一般利用工藝仿真結果，基于磨損預測公式，例如Archad模型，對給定沖壓工藝和模具幾何輪廓下模面磨損量進行評估。然而，在沖壓工藝仿真中，為了兼顧計算精度和效率，采用殼單元，且單元大小也更為粗大。這些計算處理方面的差異，將引起界面接觸壓力計算誤差，進而影響模具磨損評估的可靠性。
展開 基于Ansys經典界面的塔機附墻撐桿計算
本文主要以某塔機為例簡單介紹如何通過商業有限元軟件Ansys計算塔機在使用過程中附墻每根撐桿內力。
通常塔機一般使用三撐桿或者四撐桿附墻，三撐桿附著一般使用在中小型塔機上，如QTZ63及40，四撐桿附墻一般使用在大型塔機之上，如QTZ80、QTZ125或以上，本文以四撐桿附墻為例，撐桿1至撐桿4兩端均為鉸接，忽略撐桿自重，可將四根撐桿簡化為桿，使用link180單元模擬，附著框為焊接件，故四根附著框使用beam189模擬，附著形式如圖1所示。
圖1 計算簡圖
眾所周知，從塔機吊起重物到最終放下重物完成一個工作循環，除起升和變幅外，其大臂需要圍繞回轉中心旋轉一定角度，隨著大臂旋轉角度的不同，塔身傳遞給附墻的集中力的角度亦不同，為保證塔機在整個工作循環中附墻的強度和穩定性，需要對集中力從0度~360度之間均進行計算。依靠手算計算每根撐桿的內力顯得捉襟見肘，但依靠Ansys Apdl編程，效率上則會提高很多。
以本文中四撐桿附墻為例講解如何通過Ansys經典界面求解附墻撐桿內力。其模型建立相對簡單，不再闡述，其材料為結構鋼，彈性模型E=2.1E5，泊松比μ=0.3,4根撐桿為link180單元，4根附著框為beam189單元，撐桿與墻體連接部位全部固定，如圖2。
圖2 有限元模型
其余部分的關鍵Apdl代碼如下：
*do,i,1,360,1 !變量i為角度計數器，每執行一次角度循環計算，i加1，直到i=361時退出循環
/solu
*if,i,le,90,then !如果i小于等于90度，則執行以下兩行代碼
f,203,fx,50000*cos(i*3.14/180) !
展開 lsdyna mpp for Windows-實現LS-DYNA單機多核MPP并行計算交互界面軟件 ￥99
看到很多同行疑問如何在獨立版LS-Dyna-MPP求解器中實現并行計算，在此提供大家一個提交并行計算的GUI交互軟件（配合mpi軟件），方便大家實現LS-Dyna-MPP并行求解計算，僅供大家學習交流，提升工作效率。
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1）lsdyan-mpp軟件下載及安裝，含設置dyna環境變量
2）Mpi軟件及環境變量設置
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4）各軟件主要的安裝步驟及環境變量設置，僅供個人學習和實現dyna單臺電腦實現mpp并行計算，切勿商用。
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