Application of the gradient theory of phase interfaces to modeling of nano-droplets

0047397 - ÚT 2007 RIV CZ eng C - Konferenční příspěvek (zahraniční konf.)
Hrubý, Jan
Application of the gradient theory of phase interfaces to modeling of nano-droplets.
[Aplikace gradientní teorie fázových rozhraní na modelování nano-kapiček.]
Topical Problems of Fluid Mechanics 2006 : conference : proceedings. Praha: ÚT AV ČR, 2006 - (Příhoda, J.; Kozel, K.), s. 71-74. ISBN 80-85918-98-6.
[Topical Problems of Fluid Mechanics 2006. Praha (CZ), 22.02.2006-24.02.2006]
Grant CEP: GA AV ČR(CZ) IAA2076203
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20760514
Klíčová slova: gradient theory * diffuse interface * nano-droplets
Kód oboru RIV: BJ - Termodynamika

The gradient theory (GT) is the simplest theory giving a physically sound picture of fluid-fluid phase interfaces. The density of the fluid varies in a continuous manner across the phase interface. In the GT, energy comprises the kinetic energy due to the macroscopic motion, internal energy of homogeneous fluid, and a gradient-square term, representing the effect of phase interfaces. Somewhat surprisingly, attempts to apply GT to nucleation are very scarce. A fundamental problem of the nucleation theory is determination of the so-called work of formation. In this work we solve numerically the differential Euler-Lagrange equations in spherical symmetry simulating a droplet of mixture of n-nonane and methane. The density of n-nonane is monotonously decreasing function of the radius. The density of methane shows a “hump” located on the outer side of the interface, corresponding to the known effect of gas adsorption.

Gradientní teorie (GT) je nejjednodušší teorií, dávající fyzikálně správný obraz fázového rozhraní tekutina-tekutina. Hustota tekutiny se mění spojitě napříč fázovým rozhraním. V gradientní teorii se energie skládá z energie makroskopického pohybu, vnitřní energie homogenní tekutiny a členu úměrnému čtverci gradientu husoty, který reprezentuje efekt fázového rozhraní. Poněkud překvapivé je, že pokusy o aplikaci GT na nukleaci jsou velmi řídké. Fundamentálním problémem teorie nukleace je určení takzvané formační práce. V této práci numericky řešíme diferenciální Euler-Lagrangeovy rovnice ve sférické symetrii, které simulují kapku směsi n-nonanu a metanu. Hustota nonanu je monotonicky klesající funkcí poloměru. Hustota metanu má „hrb“ na vnější straně fázového rozhraní, který odpovídá známému efektu adsorpce plynu.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0138318