Направления:

Фазовые переходы твердых тел и жидкостей и их границы устойчивости

Анализ флуктуаций в метастабильной жидкости вблизи спинодали

Кинетика образования и распада газовых гидратов

Моделирование возбужденных состояний электронной подсистемы конденсированных сред

Фазовая диаграмма и спинодальный распад метастабильных состояний Леннард-Джонсовской системы

Кавитация в расплаве металла при отрицательном давлении

Поверхностное плавление металлов

Фазовая диаграмма и спинодальный распад метастабильных состояний Леннард-Джонсовской системы:

Показано, что метастабильные продолжения поверхностей уравнения состояния Леннард-Джонсовских кристалла и жидкости имеют не-Ван-дер-Вальсовский характер, т.е. вещество при заданных плотности и температуре может находиться как в кристаллическом, так и жидком состоянии.

В области высоких давлений спинодаль Леннард-Джонсовского кристалла определяется потерей устойчивости по отношению к сдвигу, а при отрицательных давлениях - традиционным условием обращения в ноль модуля всестороннего сжатия.

Достоверность результатов проверяется по отсутствию зависимости от числа частиц и радиуса обрезания потенциала, определяется точность усреднения и роль дальних взаимодействий.

Проанализированы микроскопические механизмы распада метастабильных и лабильных состояний кристалла. С использованием различных методов диагностики показана псевдостационарность лабильных состояний кристалла при низких температурах и отрицательных давлениях.

Рассчитана зависимость К-энтропии кристалла и жидкости вблизи границы устойчивости.

Положение границ стабильности Леннард-Джонсовской системы, определяемой разными способами на фазовой диаграмме P-T. Ромбы 1 - граница стабильности жидкости, окружности 2 - граница стабильности кристалла (на основе экстраполяции изотерм до минимума), окружности 3 - граница стабильности кристалла (предельные точки при изохорическом нагреве). Cr и Tr - соответственно критическая и тройная точки. Кривые равновесного сосуществования: AB - кристалл-жидкость (по уравнению Симона), TrCr - жидкость-пар. Спинодали, полученные в работе [Байдаков В.Г., Проценко С.П. // ДАН. 2005. Т. 402. С. 754.] по экстраполяции изотерм до минимума: CD - жидкости, FG - кристалла.

Фазовая диаграмма Леннард-Джонсовской системы в координатах температура-плотность. Ромбы 1 - граница стабильности жидкости, окружности 2 - граница стабильности кристалла (на основе экстраполяции изотерм до минимума), окружности 3 - граница стабильности кристалла (предельные точки при изохорическом нагреве). Cr и Tr - соответственно критическая и тройная точки. Кривые равновесного сосуществования: TrgCrTrl - бинодаль пар-жидкость, C1C2 - линия кристаллизации, M1M2 - линия плавления.

Cм.: Куксин А.Ю., Норман Г.Э., Стегайлов В.В. Фазовая диаграмма и спинодальный распад метастабильных состояний Леннард-Джонсовской системы // Теплофизика Высоких Температур. 2007. Т. 45. N. 1. С. 43–55. (pdf)

Кавитация в расплаве металла при отрицательном давлении:

Представлен подход для изучения кавитации в растянутых жидкостях на основе молекулярно-динамического моделирования. Подход основан на стохастических свойствах метода молекулярно динамики и дает возможность рассматривать кавитацию как случайный процесс. Рассмотрены уравнение состояния и границы устойчивости метастабильной жидкой фазы, кинетика кавитации и ее динамика при различных температурах. Проведены расчеты для жидкого свинца, лития и эвтектики Pb₈₃Li₁₇. Показано качественное и количественное расхождение результатов молекулярно-динамических расчетов и оценок по классической теории нуклеации. Уравнение Колмогорова-Джонсона-Меела-Аврами использовано как альтернативный способ оценки частоты нуклеации. Оба метода оценки частоты нуклеации дают согласованные результаты. Рассмотрен процесс распада при растяжении с постоянной скоростью.

анимация (AVI, 4.6Мб)

Cм.: Bazhirov T.T., Norman G.E., Stegailov V.V. Cavitation in liquid metals under negative pressures. Molecular dynamics modeling and simulation // J. Phys.: Condensed Matter. 2008. V. 20. N. 11. P. 114113. (pdf)

Кинетика плавления металлов:

Изучены механизмы и рассчитаны кинетические характеристики объемного и поверхностного плавления металлов. Проанализированы особенности поверхностного плавления в экспериментах с алмазными наковальнями.

анимация (GIF, 5.5Мб)

Cм.: Stegailov V.V. Homogeneous and heterogeneous mechanisms of superheated solid melting and decay // Computer Physics Communications. 2005. V. 169. N. 1-3. P. 247-250. (pdf)

Kuksin A.Yu., Norman G.E., Stegailov V.V., Yanilkin A.V. Surface melting of superheated crystals. Atomistic simulation study // Computer Physics Communications. 2007. V. 177. N. 1-2. P. 34-37. (pdf)

Стариков С.В., Стегайлов В.В. Предплавление железа при высоких давлениях в условиях контакта с аморфным аргоном // Теплофизика Высоких Температур. 2008. Т. 46. N. 6. С. 864-869.

Наверх