[institut] SCL Seminar - Igor Stankovic: MD simulacije kapljice goriva, petak 15. novembar 2013. u 14:00

[Nenad Vukmirovic]

Поштoване колегинице и колеге,

Позивам вас на семинар Лабораторије за примену рачунара у науци који ће 
у петак 15. новембра 2013. године у 14:00 у читаоници Института за 
физику одржати Игор Станковић (Лабораторија за примену рачунара у науци, 
Институт за физику Београд). Наслов семинара је:

Симулације молекуларном динамиком капљице горива у променљивим условима 
средине

Сажетак:

У првом делу предавања биће дат преглед најважнијих физичких процеса 
који се одвијају унутар цилиндра мотора са унутрашњим сагоревањем, као и 
преглед просторних и временских скала на којима се ти процеси одвијају. 
Потом ћемо дати преглед тренутног истраживања за унапређење ефикасности 
мотора и метода које се користе са посебним нагласком на симулације и 
изазове које представља укључивање хемијских реакција у моделе механике 
флуида. У другом делу предавања биће представљене симулације 
неравнотежном молекуларном динамиком капљице горива окружене ваздухом у 
околини која се мења у простору и у времену. Нумеричка процедура је 
развијена да би се укључиле хемијске реакције у молекуларну динамику. 
Модел реакције је одабран тако да омогући праћење места где се одвија 
хемијска реакција као и понашање продуката реакције (алкохола и 
алдехида). Капљица течности на молекуларном нивоу је у овим симулацијама 
мрежа молекула горива, који интерагују са кисеоником, азотом, и 
производима хемијског разлагања горива. Молекул у овој слици испарава 
када се ослободи из мреже и настави да се креће дифузијом у ваздуху. 
Наравно, молекули горива у гасној фази, кисеоник и азот бивају 
адсорбовани у течну фазу у обрнутом процесу. Зато су у приказаним 
симулацијама временске и просторне скале процеса који се одвијају могле 
да буду одређене директно, а не кроз параметре модела.



Мolecular dynamics simulation investigation of fuel droplet in evolving 
ambient conditions

Abstract:

In the first part of the lecture an overview will be given of principal 
processes taking place in cylinder of an internal combustion engine. 
Also, current efforts and methods used for engine efficiency improvement 
research will be presented - with special attention on simulation 
methods and challenges of chemical reaction introduction into 
computational fluid dynamics. In the second part of the lecture 
non-equilibrium molecular dynamics simulations will be presented of fuel 
droplet surrounded by air in a spatially and temporally evolving 
environment. A numerical procedure is developed to include chemical 
reactions into molecular dynamics. The model reaction is chosen to allow 
investigation of the position of chemical reactions and the behavior of 
typical products (alcohols and aldehydes). A liquid droplet at molecular 
scale is seen as a network of fuel molecules interacting with oxygen, 
nitrogen, and products of chemical fuel breakdown. A molecule is 
evaporating when it loosens from the network and diffuses into the air. 
Naturally, fuel molecules from the gas phase, oxygen and nitrogen 
molecules can also be adsorbed in the reverse process into the liquid 
phase. Thus, in the presented simulations the time and length scales of 
transport processes – oxygen adsorption, diffusion, and fuel evaporation 
are directly determined by molecular level processes and not by model 
constants.