Dissipative particle dynamics
डिसिपेटिव पार्टिकल डायनामिक्स (डी. पी. डी.) एक ऑफ-लैटिस मेसोस्कोपिक सिमुलेशन तकनीक है जिसमें निरंतर अंतरिक्ष और असतत समय में चलने वाले कणों का एक समूह शामिल होता है। कण एकल परमाणुओं के बजाय पूरे अणुओं या द्रव क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं, और परमाणु विवरण को संबोधित प्रक्रियाओं के लिए प्रासंगिक नहीं माना जाता है। कणों की आंतरिक स्वतंत्रता की डिग्री को एकीकृत किया जाता है और सरलीकृत जोड़ीदार अपव्ययकारी और यादृच्छिक बलों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, ताकि स्थानीय रूप से गति को संरक्षित किया जा सके और सही हाइड्रोडायनामिक व्यवहार सुनिश्चित किया जा सके। इस विधि का मुख्य लाभ यह है कि यह पारंपरिक एम. डी. सिमुलेशन का उपयोग करके संभव से अधिक लंबे समय और लंबाई के पैमाने तक पहुंच प्रदान करता है। दसियों माइक्रोसेकंड के लिए रैखिक आयाम में 100 एनएम तक की मात्रा में पॉलीमेरिक तरल पदार्थों का अनुकरण अब आम है। डी. पी. डी. को शुरू में हूगरब्रुग और कोएलमैन द्वारा तथाकथित जाली गैस ऑटोमेटा की जाली कलाकृतियों से बचने और आणविक गतिकी (एम. डी.) के साथ उपलब्ध हाइड्रोडायनामिक समय और अंतरिक्ष तराजू से निपटने के लिए तैयार किया गया था। उचित तापीय संतुलन स्थिति सुनिश्चित करने के लिए इसे बाद में पी. एस्पेनोल द्वारा संशोधित और थोड़ा संशोधित किया गया था। कम कम्प्यूटेशनल जटिलता और परिवहन गुणों के बेहतर नियंत्रण के साथ नए डी. पी. डी. एल्गोरिदम की एक श्रृंखला प्रस्तुत की गई है। इस लेख में प्रस्तुत किए गए एल्गोरिदम डी. पी. डी. थर्मोस्टेटिंग को लागू करने के लिए यादृच्छिक रूप से एक जोड़ी कण का चयन करते हैं जिससे कम्प्यूटेशनल जटिलता कम हो जाती है। समीकरण एक डी. पी. डी. कण i पर कार्य करने वाला कुल गैर-बन्धित बल उन सभी कणों के योग द्वारा दिया जाता है जो एक निश्चित कट-ऑफ दूरी के भीतर तीन युग्मक-योगात्मक बलों के होते हैंः जहां उपरोक्त समीकरण में पहला पद एक रूढ़िवादी बल है, दूसरा एक अपसारी बल और तीसरा एक यादृच्छिक बल है। रूढ़िवादी बल मोतियों को एक रासायनिक पहचान देने का कार्य करता है, जबकि अपव्ययकारी और यादृच्छिक बल एक साथ एक थर्मोस्टैट बनाते हैं जो प्रणाली के औसत तापमान को स्थिर रखता है। सभी गैर-बंधुआ बलों का एक प्रमुख गुण यह है कि वे स्थानीय रूप से संवेग का संरक्षण करते हैं, ताकि तरल के हाइड्रोडायनामिक मोड छोटे कण संख्या के लिए भी उभर सकें। स्थानीय संवेग संरक्षण के लिए आवश्यक है कि दो अंतःक्रियाशील मोतियों के बीच यादृच्छिक बल प्रतिसमितीय हो। इसलिए परस्पर क्रिया करने वाले कणों की प्रत्येक जोड़ी के लिए केवल एक यादृच्छिक बल गणना की आवश्यकता होती है। यह डी. पी. डी. को ब्राउनियन गतिकी से अलग करता है जिसमें प्रत्येक कण अन्य सभी कणों से स्वतंत्र रूप से एक यादृच्छिक बल का अनुभव करता है। मोतियों को नरम (अक्सर हुकियन) झरनों के साथ बांधकर 'अणुओं' में जोड़ा जा सकता है। डी. पी. डी. के सबसे आम अनुप्रयोग कण संख्या, आयतन और तापमान को स्थिर रखते हैं, और इसलिए एन. वी. टी. समूह में होते हैं। वैकल्पिक रूप से, आयतन के बजाय दबाव को स्थिर रखा जाता है, ताकि अनुकरण एन. पी. टी. समूह में हो। सिद्धांत रूप में, एक बेवुल्फ-शैली समूह में कई प्रोसेसरों पर चलने वाले डी. पी. डी. के समानांतर कार्यान्वयन का उपयोग करके मिलीसेकंड के लिए एक घन माइक्रोन तक पहुंचने वाली बहुत बड़ी प्रणालियों के अनुकरण संभव हैं। चूंकि गैर-बंधे बल डी. पी. डी. में कम दूरी के होते हैं, इसलिए स्थानिक डोमेन अपघटन तकनीक का उपयोग करके डी. पी. डी. कोड को बहुत कुशलता से समानांतर करना संभव है। इस योजना में, कुल अनुकरण स्थान को कई घनक्षेत्र क्षेत्रों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक को समूह में एक अलग प्रोसेसर को सौंपा गया है। प्रत्येक प्रोसेसर उन सभी मोतियों की गति के समीकरणों को एकीकृत करने के लिए जिम्मेदार है जिनके द्रव्यमान के केंद्र इसके अंतरिक्ष क्षेत्र के भीतर स्थित हैं। प्रत्येक प्रोसेसर के स्थान की सीमाओं के पास स्थित मोतियों को ही प्रोसेसर के बीच संचार की आवश्यकता होती है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि अनुकरण कुशल है, महत्वपूर्ण आवश्यकता यह है कि कण-कण अंतःक्रियाओं की संख्या जिसमें अंतर-प्रोसेसर संचार की आवश्यकता होती है, प्रत्येक प्रोसेसर के अंतरिक्ष क्षेत्र के थोक के भीतर कण-कण अंतःक्रियाओं की संख्या की तुलना में बहुत कम हो। मोटे तौर पर, इसका मतलब है कि प्रत्येक प्रोसेसर को सौंपे गए स्थान की मात्रा पर्याप्त रूप से बड़ी होनी चाहिए कि इसका सतह क्षेत्र (बल कट-ऑफ दूरी की तुलना में दूरी से गुणा) इसकी मात्रा से बहुत कम हो। अनुप्रयोग डी. पी. डी. का उपयोग करके विभिन्न प्रकार की जटिल हाइड्रोडायनामिक घटनाओं का अनुकरण किया गया है, यहाँ सूची आवश्यक रूप से अधूरी है। इन अनुकरणों का लक्ष्य अक्सर द्रव के मैक्रोस्कोपिक गैर-न्यूटोनियन प्रवाह गुणों को इसकी सूक्ष्म संरचना से जोड़ना होता है। इस तरह के डी. पी. डी. अनुप्रयोगों में कंक्रीट के रियोलॉजिकल गुणों के मॉडलिंग से लेकर बायोफिजिक्स में लाइपोसोम गठन का अनुकरण करने से लेकर हाल ही में तीन चरणों की अन्य घटनाओं जैसे गतिशील आर्द्रता तक शामिल हैं। डी. पी. डी. विधि ने रक्त कोशिकाओं और बहुलक माइसेल्स जैसी विकृत वस्तुओं वाले विषम बहु-चरणीय प्रवाहों के प्रतिरूपण में भी लोकप्रियता पाई है। 1990 के दशक की शुरुआत में पहली बार प्रस्तावित किए जाने के बाद से डी. पी. डी. पद्धति के विभिन्न महत्वपूर्ण पहलुओं के विकास का पूरा निशान "डिसिपेटिव पार्टिकल डायनेमिक्सः इंट्रोडक्शन, मेथोडोलॉजी एंड कॉम्प्लेक्स फ्लूइड एप्लीकेशन-ए रिव्यू" में पाया जा सकता है। डी. पी. डी. में अत्याधुनिक को 2008 में सी. ई. सी. ए. एम. कार्यशाला में कैद किया गया था। वहाँ प्रस्तुत तकनीक के नवाचारों में ऊर्जा संरक्षण के साथ डी. पी. डी.; गैर-केंद्रीय घर्षण बल जो द्रव चिपचिपाहट को ट्यून करने की अनुमति देते हैं; पॉलिमर के बीच बंधन पार करने को रोकने के लिए एक एल्गोरिथ्म; और परमाणु आणविक गतिशीलता से डी. पी. डी. अंतःक्रिया मापदंडों का स्वचालित अंशांकन शामिल है। हाल ही में, प्रयोगात्मक अवलोकनों के खिलाफ स्वचालित अंशांकन और मापदंड के उदाहरण दिखाए गए हैं। इसके अतिरिक्त, अंतःक्रिया संभावित अंशांकन और मापदंडीकरण के उद्देश्य के लिए डेटासेट का पता लगाया गया है। स्वोप और अन्य लोगों ने साहित्य डेटा का एक विस्तृत विश्लेषण और क्रिटिकल माइसेल सांद्रता (सी. एम. सी.) और माइसेल्लर मीन एकत्रीकरण संख्या (एन. जी. जी.) पर आधारित एक प्रयोगात्मक डेटासेट प्रदान किया है। डी. पी. डी. का उपयोग करते हुए माइसेलर सिमुलेशन के उदाहरण पहले अच्छी तरह से प्रलेखित किए गए हैं। संदर्भ उपलब्ध पैकेज कुछ उपलब्ध सिमुलेशन पैकेज जो (भी) डी. पी. डी. सिमुलेशन कर सकते हैं वे हैंः सी. यू. एल. जी. आई.: द केमिस्ट्री यूनिफाइड लैंग्वेज इंटरफेस, कुलगी बी. वी., द नीदरलैंड डी. एल. _ एम. ई. एस. ओ.: ओपन-सोर्स मेसोस्केल सिमुलेशन सॉफ्टवेयर। DPDmacs ESPResSo: सॉफ्ट मैटर सिस्टम पर शोध के लिए एक्स्टेंसिबल सिमुलेशन पैकेज-ओपन-सोर्स फ्लुइडिक्सः द फ्लुइडिक्स सिमुलेशन सूट वनजीरो सॉफ्टवेयर से उपलब्ध है। जी. पी. आई. यू. टी. एम. डी.: मैनी-पार्टिकल डायनेमिक्स के लिए ग्राफिकल प्रोसेसर ग्रोमैक्स-डी. पी. डी.: डी. पी. डी. सहित ग्रोमैक्स का एक संशोधित संस्करण। ह्यूमड-ब्लूः अत्यधिक अनुकूलित ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड कई-कण गतिशीलता-ब्लू एडिशन लैम्प्स मैटेरियल्स स्टूडियोः मैटेरियल्स स्टूडियो-रसायनों और सामग्रियों का अध्ययन करने के लिए मॉडलिंग और सिमुलेशन, एक्सेलरीज सॉफ्टवेयर इंक. ऑस्प्रे-डी. पी. डी.: ओपन सोर्स पॉलिमर रिसर्च इंजन-डी. पी. डी. सिम्पलरः फ्रीबर्ग विश्वविद्यालय से एक फ्रीवेयर सिम्बोलिक पार्टिकल सिमुलेटर। सनलाइटडीपीडीः ओपन-सोर्स (जी. पी. एल.) डी. पी. डी. सॉफ्टवेयर। बाहरी लिंक डी. पी. डी. सिमुलेशन तकनीक द्वारा मैट. डी. एल. (मैटेरियल्स डिजिटल लाइब्रेरी पाथवे) (मैट. डी. एल.) संघनित पदार्थ भौतिकी सॉफ्ट मैटर कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ