침투성 구형 모델에 관한 분자 전산 연구 = 1. 상태 방정식

국문 초록 (Abstract)

침투 가능한 구형 모델 유체의 상태 방정식을 고찰하고자 다양한 범위의 입자 충전 분율 φ 및 척력적 에너지 상수 ε* 에 대하여 분자 동력학 방법을 이용한 전산 모사를 수행하였다. 전산 모사로부터 얻어진 결과는 문헌에 보고된 고침투 근사식 및 저침투 근사식으로 알려진 두 가지의 한계적 이론식들과 직접 비교하였다. 낮은 척력적 에너지를 갖는 ε*<3.0의 경우 전산 모사 결과는 이들 두 이론식들과 일치하였으나, 반면 입자간 상호 포텐셜 에너지가 입자 자체 평균 운동 에너지의 두 배 이상 높은 척력적 에너지를 갖는 ε*≥3.0의 경우 이들 이론식들 모두 전산 모사 결과를 재현하지 못하였다. 이는 특히 높은 입자 밀도와 높은 척력적 에너지를 갖는 φ≥0.7 및 ε*＝6.0의 경우 입자들의 클러스터 형성 및 자체 입자 배제 부피에 따른 비연속적 크기 효과에 기인되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Molecular simulations via the molecular dynamics method have been carried out to investigate an equation of state of penetrable-sphere model fluids over a wide range of packing fraction φ and finite repulsive energy ε*. The resulting simulation data are compared to theoretical predictions from the two limiting cases of high- and low-penetrability approximations available in the literature. A good agreement between theoretical and simulation results is observed in the case of ε*<3.0. However, for the highly repulsive energy systems of ε*≥3.0, where the potential energy barrier is more than two times higher than the particle kinetic energy, a poor agreement is found due to the clustering formation and the non-continuum size effects in the dense systems of φ≥0.7 and ε*＝6.0.

참고문헌 (Reference)

1 C. N. Likos, 348 : 267-, 2001

2 A. Jusufi, 81 : 1753-, 2009

3 C. N. Likos, 58 : 3135-, 1998

4 M. Schmidt, 11 : 10163-, 1999

5 M. J. Fernaud, 112 : 810-, 2000

6 M. Schmidt, 117 : 6308-, 2002

7 N. Choudhury, 119 : 4827-, 2003

8 L. Acedo, 323 : 427-, 2004

9 A. Malijevský, 124 : 074508-, 2006

10 A. Santos, 75 : 021201-, 2007

11 A. Malijevský, 76 : 021504-, 2007

12 R. Fantoni, 133 : 024101-, 2010

13 S. Zhou, 112 : 8079-, 2000

14 S.-C. Kim, 117 : 9880-, 2002

15 S.-C. Kim, 131 : 134701-, 2009

16 C. Marquest, 50 : 1267-, 1989

17 C. Mayer, 7 : 780-, 2008

18 B. Widom, 39 : 2808-, 1963

19 S.-H. Suh, 82 : 051202-, 2010

20 N. F. Carnahan, 51 : 635-, 1969

21 B. J. Alder, 31 : 459-, 1959

22 C.-H. Kim,

23 J. M. Haile, "Molecular Dynamics Simulation" John Wiley & Sons, Inc 1992

24 A. Santos, "Kinetic Theory of Soft Matter: The Penetrable Sphere Model, In Rarefied Gas Dynamics" 276-, 2005

25 M. P. Allen, "Computer Simulation of Liquids" Clarendon 1987