FIGUEIREDO, David de Oliveira. Dinâmica de colisão de multipartículas: simulando a hidrodinâmica de fluidos complexos através de uma aproximação de partículas. 2014. 78 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2014-08-29T19:33:17Z
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Previous issue date: 2014 / Simulation techniques with a strategy based on particle dynamics are an interesting alternative approach in describing the behavior of complex fluids. In these systems, phenomena occur typically in the range of mesoscopic size (nanometers to micrometers), where the energies are of the order of the thermal energy kT. In many phenomena the microscopic detail of the interaction between the constituents of the system is crucial for the correct description of the physical processes associated, so that a "coarse-graining" approximation, used in a continuous description based on the Navier-Stokes is not appropriate. It is in this context that the method presented here becomes important. Introduced by Malevanets and Kapral in 1999, the stochastic rotation dynamics, or multiparticle collision dynamics, is a simulation method for mesoscopic fluids; which basically consists of alternating streaming and collisions steps in an ensemble of point particles. The collisions are performed by grouping the particles into cells, in which there is conservation of mass, momentum and energy, in addition to meeting the hydrodynamic equations and taking into account the thermal fluctuations of the system. In this work we aim at presenting the multiparticle collision dynamics, through a discussion of its details, features and how the implementation is done in numerical simulations. Moreover, we present some classical hydrodynamics results, obtained from the method presented in this work. / Técnicas de simulação com uma abordagem fundamentada na dinâmica de partículas são uma alternativa interessante na descrição do comportamento de fluidos complexos. Nesses sistemas, fenômenos ocorrem tipicamente na escala de tamanho mesoscópica (nanometros a micrometros), onde as energias são da ordem da energia térmica kT. Em diversos fenômenos o detalhe microscópico da interação entre os constituintes do sistema é de fundamental importância para a descrição correta dos processos físicos associados, de modo que uma aproximação do tipo "coarse-graining", usada em uma descrição contínua baseada na equação de Navier-Stokes, não é adequada. É neste contexto que o método aqui apresentado se faz importante. Introduzido por Malevanets e Kapral em 1999, a dinâmica de rotação estocástica (stochastic rotation dynamics) ou dinâmica de colisão de multipartículas (multiparticle collision dynamics), é um método de simulação para fluidos mesoscópicos que basicamente consiste em alternar etapas de fluxo (streaming) e colisões num ensemble de partículas pontuais. As colisões são realizadas agrupando as partículas em células, nas quais há conservação de massa, momento linear e energia, além de satisfazer as equações hidrodinâmicas e levar em conta as flutuações térmicas do sistema. Neste trabalho temos como objetivo a apresentação da dinâmica de colisão de multipartículas, através de uma discussão sobre seus detalhes, particularidades e como é feita a implementação em simulações numéricas. Além disso, apresentamos como exemplo alguns resultados clássicos da hidrodinâmica, obtidos a partir do método abordado neste trabalho.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/8973 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Figueiredo, David Oliveira de |
| Contributors | Ferreira, Wandemberg Paiva |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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