НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Расчет вязкости жидкого алюминия методом классической молекулярной динамики и корреляционной функции поперечного тока: исследование сходимости по числу частиц

СПИСОК АВТОРОВ:
Онегин А.С., Демьянов Г.С.

СПИСОК АВТОРОВ (С РАСШИФРОВКОЙ):
Онегин Александр Сергеевич, Демьянов Георгий Сергеевич

DOI:
https://doi.org/10.33849/2025404

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
21 ноября 2025 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
20

ГОД:
2025

СТРАНИЦЫ:
22-25

РУБРИКА:
Теплофизические свойства веществ

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
молекулярная динамика; вязкость жидкого алюминия; корреляционная функция поперечного тока; сходимость по числу частиц; EAM-потенциал Жаховского; гидродинамический предел

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
УДК 536.4, УДК 532.13, ГРНТИ 29.19.27, ВАК 01.04.07

АННОТАЦИЯ:
В данной работе исследуется вязкость жидкого алюминия с использованием данных, полученных в результате молекулярно-динамического моделирования. Вязкость вычислялась методом корреляционной функции поперечного тока, что позволяет получить $q$-зависимую вязкость и экстраполировать ее к гидродинамическому пределу $q  to 0$. Проведено систематическое исследование сходимости результата по числу частиц в моделируемой ячейке: анализ выполнен для систем из $N = 108$, $256$, $500$ и $1372$ атомов при различных термодинамических условиях. Показано, что длина траектории не менее 300 пс необходима для получения статистически устойчивой автокорреляционной функции. Установлено, что при $N  geq 256$ наблюдается тенденция к~стабилизации значений вязкости, хотя полная сходимость достигается лишь при $N = 1372$. Полученные результаты демонстрируют хорошее согласие с экспериментальными данными и  textit{ab initio} расчетами при достаточном размере системы. Настоящая работа подчеркивает важность учета конечноразмерных эффектов при моделировании транспортных свойств жидких металлов.

TITLE:
Calculation of the Viscosity of Liquid Aluminum via Classical Molecular Dynamics and the Transverse Current Correlation Function: A Study of Convergence with System Size

AUTHORS:
Onegin A.S., Demyanov G.S.

KEYWORDS:
molecular dynamics; viscosity of liquid aluminum; transverse current correlation function; convergence with system size; Zhakhovsky EAM potential; hydrodynamic limit

ABSTRACT:
In this work, the viscosity~\cite{kondratuk} of liquid aluminum is investigated using data obtained from molecular dynamics simulations. The viscosity is computed using the transverse current correlation function method, which enables the determination of the q-dependent viscosity and its extrapolation to the hydrodynamic limit $q \to 0$. A systematic analysis of convergence with respect to the number of particles in the simulation cell is performed for systems containing $N = 108$, $256$, $500$, and $1372$ atoms under various thermodynamic conditions. It is demonstrated that a trajectory length of at least 300 ps is necessary to obtain a statistically stable autocorrelation function. It is found that a tendency toward viscosity stabilization emerges for $N \geq 256$, although full convergence is achieved only at $N = 1372$. The results show good agreement with experimental data and \textit{ab initio} calculations when a sufficiently large system size is employed. This study underscores the critical importance of accounting for finite-size effects in the modeling of dynamic properties of liquid metals.