محاكاة الألياف

محاكاة الألياف هي فرع من فروع الميكانيكا يُعنى بنمذجة ديناميكيات وخواص انسياب الألياف ، أي الجسيمات ذات نسبة الطول إلى القطر الكبيرة. تُستخدم محاكاة الألياف لتحسين فهم عمليات الإنتاج، بما في ذلك الألياف (صناعة النسيج والورق [ ^{1 ] )} ، والأنظمة البيولوجية ^{[ 2 ]} ، أو رسومات الحاسوب ^{[ 3 ] .}

طُوِّرت العديد من النماذج المستخدمة لمحاكاة الألياف من قِبَل باحثين في مجال علم الريولوجيا . ومن الناحية الريولوجية، تُعتبر معلقات الألياف سوائل غير نيوتونية ، ويمكن أن تُظهر اختلافات في الإجهاد الطبيعي .

استخدمت عمليات المحاكاة المبكرة للألياف جسيمات على شكل قضبان صلبة أو أشكال كروية متطاولة ، والتي تمتلك معادلات حركتها حلولاً تحليلية. أما النماذج الأحدث، فهي قادرة على تمثيل الألياف المرنة. وتعتمد هذه النماذج بشكل كبير على مفاهيم ميكانيكا الأوساط المتصلة ^{[ 4 ]} ، وتتشابه الطرق العددية المستخدمة فيها إلى حد ما مع تلك المستخدمة في ديناميكيات الجزيئات ، أو في ديناميكيات الأنظمة متعددة الأجسام.

يُسهّل استخدام الحواسيب بشكل كبير حلّ مشاكل محاكاة الألياف. وينشأ تعقيد عمليات المحاكاة من امتلاك النظام لعدد كبير من درجات الحرية ، ومن التفاعلات العديدة المحتملة بين الجسيمات، مثل الاحتكاك ، والتفاعلات الهيدروديناميكية، وأنواع أخرى من القوى بين الجسيمات، مثل القوى الغروانية التي تُمارس قوى تجاذب أو تنافر.