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문제 정의
- 본 연구는 모의실험의 대상이 기체인 경우 계가 초기 상태로부터 평형 상태까지 도달하는데 필요한 시간, 즉 완화시간(Relaxation Time)의 변화를 확인하는데 그 목적이 있는 관계로 분자의 초기배치상태와 초기 속도의 부여에 따른 영향을 평가하였다. 이를 위해 계산은 대표적인 L-J 포텐셜 입자인 총 256개의 아르곤 분자로 구성된 계를 Fig.
- 본 연구는 분자동 역학법을 이용한 거시계의 평형 상태 하에서의 열물성치를 계산하기 위한 일련의 연구에 있어, 그 시발점으로 계산계의 평형 상태의 판단 여부를 제시할 수 있는 기준을 수립하기 위해 기체 분자의 속도분포를 계산한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구는 분자동 역학법을 이용한 열물 성치를 계산하기 위한 일련의 연구과정의 첫 번째 단계로서 계의 열역학적 평형 상태를 구현하고 그 과정을 고찰하기 위한 것이다.
- 본 연구는 전산 모의실험을 이용하여 미시적 크기의 열역학적계의 해석으로부터 거시적인 계 (Macro-scale System)의 물성치를 계산하기 위한 일련의 연구 중, 첫 단계로서 계의 열역학적 평형상태의 중요 지표인 멕스웰-볼쯔만 속도분포 (Maxwell-Boltzmann Velocity Distribution) 의 구현을 실현하고 이를 확인하는 데 그 목적이 있다. 비평형상태로 부터 평형상태로의 계의 변화추이를 연구대상으로 하는 경우와는 달리 열역학적 물성치의 경우에는 계가 평형 상태에 도달한 이후의 분자배치 상태(Configuration)로 부터 계산해야만 하므로, 이 분야의 연구에서는 계의 평형상태 도달 여부의 확인은 극히 중요하다.
가설 설정
- 주기경계조건은 Fig. 3(편의상 2차원으로 표현하였으나 실제의 계산에서는 지면에 수직한 방향으로 상하동일한 셀들이 배치되므로 총 27개의 셀을 고려)과 같이 계산의 대상인 중앙의 5번 셀 (Cell)과 완전히 동일한 셀(Image Cell)들이 3차원 방향으로 무한히 연속적으로 배열되어 있다고 가정한다. 따라서 만일 5번 셀의 분자A가 상부의 2번 셀로 이동하면 하부의 8번 셀내의 분자 a가 5번 셀내의 대응하는 위치로 이동한다는 조건을 부여함으로써 5번 셀내의 분자수는 계산 시간 내내 일정하게 유지되도록 한다.
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