ナノスケールのノズル内の水の分子動力学計算

OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/discreteMethods/molecularDynamics/mdFoam/nanoNozzle

概要

分子動力学計算（Molecular Dynamics、MD計算）を行います。流体は水で、モデルの X、Y、Z 軸方向サイズはそれぞれ51.2 nm、9.6 nm、 12.8 nm です。境界条件はすべり無し壁としています。

粒子の性質はディレクトリ constant 内のファイル moleculeProperties で定義しています。またディレクトリ system 内のファイル potentialDict 内で外力、粒子間ポテンシャルなどを、ファイル mdEquilibrationDict で平衡時の温度を定義しています。

ディレクトリ system 内のファイル blockMeshDict 内で領域 sectionA、sectionB、sectionC が定義され、領域ごとにファイル mdInitialiseDict で初期条件を定義しています。

モデル形状 モデル形状

粒子の初期位置はメッシュに基づいて決定されます。メッシュは以下の通りです。

メッシュ メッシュ

計算結果は以下の通りです。

1.5e-13 1.5×10-13秒での粒子分布
55e-13 5.0×10-14秒での粒子分布

可視化操作の手順

離散粒子を可視化するには paraFoam コマンドで ParaView にデータを読み込み後、以下の操作を行います。

  1. まず通常時と同じようにパイプラインブラウザーの Properties タブの Apply ボタンを押し、データを読み込みます。

    データの読み込み データの読み込み

  2. ツールバーで粒子データのある時刻データに移動しします。

    粒子データのある時刻データに移動 粒子データのある時刻データに移動

  3. Properties タブで以下の様に設定して再度 Apply ボタンを押すと粒子が 3D 表示されます。

    • Mesh Parts リストでは「moleculeCloud」のみチェック
    • Volume Fields リストは全てのアイテムのチェックを外す
    • Lagrangian Fields リストは全てのアイテムをチェック
    表示アイテムの選択 表示アイテムの選択

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/discreteMethods/molecularDynamics/mdFoam/nanoNozzle nanoNozzle
cd nanoNozzle

blockMesh
decomposePar
mpirun -np 4 mdInitialise -parallel
mpirun -np 4 mdFoam -parallel
reconstructPar

paraFoam

計算時間

51分15.84秒　※4並列、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz