Μικροσκοπικό ιξώδες και συσχετίσεις του τανυστή των τάσεων σε προσομοιώσεις υαλοποιήσιμων υλικών

Γκατζόγια, Ευαγγελία; Gkatzogia, Evangelia

dc.contributor.author	Γκατζόγια, Ευαγγελία	el
dc.contributor.author	Gkatzogia, Evangelia	en
dc.date.accessioned	2025-07-28T07:41:43Z
dc.date.available	2025-07-28T07:41:43Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62198
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29894
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ιξώδες	el
dc.subject	Μικροσκοπικό Ιξώδες	el
dc.subject	Μοριακές προσομοιώσεις	el
dc.subject	Συναρτήσεις χρονικής συσχέτισης	el
dc.subject	Viscosity	en
dc.subject	Microscopic viscosity	en
dc.subject	Molecular dynamics	en
dc.subject	Time correlation functions	en
dc.subject	Ατομικός τανυστής τάσης	el
dc.subject	Εξισώσεις Green-Kubo	el
dc.subject	Green-Kubo equations	en
dc.subject	Atomic stress tensor	en
dc.title	Μικροσκοπικό ιξώδες και συσχετίσεις του τανυστή των τάσεων σε προσομοιώσεις υαλοποιήσιμων υλικών	el
dc.title	Microscopic viscosity and stress tensor correlations in simulations of glassy sytems	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Computational Materials Science and Engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-07-12
heal.abstract	Ο υπολογισμός του ιξώδους ενός μικροσκοπικού συστήματος, μέσω μοριακών προσομοιώσεων, επιτυγχάνεται συνήθως με την εξίσωση Green-Kubo, η οποία εκφράζει το ιξώδες ως το ολοκλήρωμα των συναρτήσεων χρονικής συσχέτισης των μη διαγώνιων στοιχείων του τανυστή των τάσεων, υπολογισμένου για ολόκληρο το χωρίο της προσομοίωσης. Παρότι η μέθοδος είναι καλά ορισμένη, ο αντίστοιχος υπολογισμός συνήθως κυριαρχείται από μεγάλο θόρυβο και καθίσταται μη πρακτικός ακόμα και για απλά ρευστά. Στην παρούσα εργασία προτείνονται εκφράσεις των εξισώσεων Green-Kubo οι οποίες βασίζονται σε ανά άτομο υπολογισμένους τανυστές της τάσης και μελετάται η τοπική φύση του ιξώδους. Η εφαρμογή των αντίστοιχων εξισώσεων πραγματοποιείται σε Ar για ένα εύρος θερμοκρασιών από την υγρή μέχρι και τη στερεά κατάσταση, η οποία μπορεί να είναι είτε κρυσταλλική (εφαρμογή αργού ρυθμού ψύξης) είτε υαλώδης (εφαρμογή γρήγορου ρυθμού ψύξης). Η τοπική έκφραση του ιξώδους επιτρέπει τη μελέτη της μικροσκοπικής του φύσης, δηλαδή τον ορισμό ενός «ατομικού» ιξώδους και τη μελέτη των χρονικών (αυτοσυσχέτιση ανάμεσα στις τάσεις ενός ατόμου σε διαφορετικές χρονικές στιγμές) και χωρικών συσχετίσεών του (ετεροσυσχέτιση ανάμεσα σε τάσεις διαφορετικών ατόμων σε διαφορετικές χρονικές στιγμές). Τα αποτελέσματα φανερώνουν ότι το ιξώδες είναι μία ξεκάθαρα μη τοπική ιδιότητα: η χωρική συσχέτιση των τάσεων παρουσιάζει τη μορφή διατμητικών κυμάτων που διαδίδονται στο ρευστό. Η κατανομή των ατομικών ιξωδών έχει επίσης ενδιαφέρον καθώς η θερμοκρασία επιδρά τόσο στη μέση τιμή όσο και στα υπόλοιπα χαρακτηριστικά της. Κοντά στη θερμοκρασία υαλοποίησης, εμφανίζονται άτομα με μεγάλο, εκτός κατανομής, ιξώδες τα οποία πιθανά δρουν ως πυρήνες από τους οποίους ξεκινά η στερεοποίηση (κρυστάλλωση ή υαλοποίηση) του συστήματος.	el
heal.abstract	The calculation of the viscosity in a microscopic system through molecular simulations is usually achieved with the Green-Kubo equation, which is an expression of the viscosity as an integral of the time correlation functions of the non-diagonal elements of the stress tensor, the latter being calculated for the entirety of the simulation. Although this method is well-established, the corresponding calculation is usually dominated by significant noise, which renders it non-practical even for simple fluids. In the present thesis expressions of the Green-Kubo equations that are based on the per atom calculated stress tensors are proposed and the local nature of the viscosity is explored. These expressions are implemented on Ar in a range of temperatures from the liquid to the solid state, that can be either crystalline (when implementing a low quench rate) or a glass state (when implementing a high quench rate). The local expression of the viscosity allows the exploration of its microscopic nature, meaning the definition of an “atomic” viscosity and the study of its correlations in time (auto-correlations of the stresses of an atom in different moments) and space (cross-correlations of the stresses of different atoms in different moments). The results reveal that the viscosity is an evidently non-local property: the spatial correlation of the stresses take the form of shear waves that propagate through the fluid. The distribution of the atomic viscosities also displays an interesting behavior, as the temperature affects the mean as well as the rest of its features. When approaching the temperature of the glass transition atoms appear that demonstrate big viscosity values, which lie outside the distribution and are possibly nuclei from which the solidification (crystallization or glass transition) of the system commences.	en
heal.advisorName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Κροκίδα, Μαγδαληνή	el
heal.committeeMemberName	Καβουσανάκης, Μιχάλης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false