权重函数对稀聚合物溶液动力学与流变特性的影响：耗散粒子动力学模拟的深度解析

来自研究团队通过耗散粒子动力学（DPD）模拟，系统探究了权重函数参数对稀聚合物溶液在平衡与流动条件下动力学行为及流变特性的影响。研究发现，与传统参数相比，新参数虽在平衡态链尺寸预测上相近，但显著改变链松弛行为与流体力学相互作用，导致拉伸动力学分布变窄、剪切中链伸展时间延长。该研究为DPP模拟在聚合物流变学应用中的参数选择提供了关键依据，推动复杂流体模拟方法的优化。

　　

耗散粒子动力学（Dissipative Particle Dynamics, DPD）作为一种介尺度模拟方法，在复杂流动几何结构中研究聚合物溶液展现出巨大潜力，然而其在流变学研究中的应用仍不及布朗动力学（Brownian Dynamics, BD）模拟广泛，部分原因在于流动场中建模参数对流变结果的影响尚未系统评估。本研究聚焦于DPD中权重函数参数（通常记为ω）的作用，比较传统取值与另一被提出可更好模拟类液体行为的参数值对稀聚合物溶液行为的影响。

研究团队通过高分辨率聚合物链模型，在平衡状态及流动条件（包括拉伸流动与剪切流动）下开展详细DPD模拟。结果表明，尽管两种ω值下平衡态链尺寸预测近乎一致，其动力学行为却存在显著差异：新参数导致链松弛时间变慢，并抑制排除体积效应（Excluded Volume, EV）。此外，该参数下的拖曳力更大，致使中等流速下链拉伸程度更高。

在启动拉伸流动中，新参数下的链解缠时间分布极为集中，未出现延迟拉伸的异常构型；在剪切流中，链的端翻动力学（end-over-end tumbling）更为缓慢，在中等剪切速率下链处于拉伸状态的时间显著延长。尽管链尺寸的时间与构型平均值及变化趋势仍较为相似，但由于新参数过度强化流体力学相互作用（Hydrodynamic Interaction, HI）、抑制排除体积效应，并导致解缠动力学的异常集中（与实验观测不符），传统DPD参数（ω常规值）在流变学一致性方面表现更优。

因此，本研究指出，在采用DPD进行稀聚合物溶液流变模拟时，传统权重函数参数可能更具适用性与物理合理性。