پیش بینی خواص رئولوژیکی سیالات با استفاده از روش های محاسباتی مولکولی

در کار حاضر خواص رئولوژیکی سیالات، از جمله ویسکوزیته، اولین و دومین اختلاف تنش نرمال تحت جریانی از نوع برشی کوئیت، توسط شبیه سازی دینامیکی مولکولی محاسبه شده است. هدف بررسی اثر طول زنجیره هیدروکربن بر رفتار رئولوژیکی سیال است. معادلات حاکم بر سیستم همان معادلات کلاسیک حرکت هستند با این تفاوت که باید از روش مناسبی برای حل آن ها در سیستم مولکولی استفاده نمود. به علت مشخصه های مهم الگوریتم ورلت، از این الگوریتم در کار حاضر استفاده شده است. ابتدا از کد نوشته شده برای پیش بینی ویسکوزیته هیدروکربن های سبک متان، اتان، پروپان و بوتان استفاده شده است، که نتالیج بدست آمده با مقادیر تجربی موجود انطباق خوبی را نشان می دهد. شبیه سازی برای چندین نرخ برشی صورت گرفته و تغییرات ویسکوزیته و تنش های نرمال بر حسب نرخ برشی، برای چندین هیدروکربن رسم شده است. کد مربوط به شبیه سازی مولکولی در نرم افزار matlab نسخه 7 نوشته شده است؛ که شامل یک برنامه اصلی، 7 تابع می باشد. باتوجه به شبیه سازی های انجام شده برای چهار هیدروکربن c70 h142, c50 h102, c30 h62 و c100 h202 به طور جداگانه در دمای 500k در نرخ های برشی متفاوت، مشخص شد که با افزایش تعداد کربن و به عبارتی افزایش طول زنجیره، ویسکوزیته و دیگر خواص رئولوژیکی سیال افزایش می یابد و همچنین در نرخ های برشی مشخصی سیستم رفتار ثابت ندارد. به عبارت دیگر تغییرات از یک رفتار مشخصی تبعیت نمی کند، که با افزایش آن، این رفتار از بین رفته و سیستم رفتار مشخصی خواهد داشت. با افزایش نرخ برشی ویسکوزیته کاهش می یابد ولی اولین و دومین اختلاف های تنش نرمال افزایش می یابند. البته این آهنگ افزایشی با بزرگتر شدن مولکول کم شده و کم کم ثابت می شود نتایج بدست آمده برای خواص رئولوژیکی این هیدروکربن ها نیزانطباق خوبی با سایر شبیه سازی های گزارش شده نشان می دهد.