CO_2/正己烷体系质扩散系数和黏度的分子动力学模拟研究

在CO_2驱油提高采收率技术(CO_2-EOR)中,质扩散系数和黏度参数决定了液相混合体系的扩散行为和流动特性。本文基于分子动力学模拟方法,对CO_2/正己烷体系的质扩散系数和黏度进行了研究。CO_2采用改进的EPM2模型,正己烷采用L-OPLS模型,模拟得到的纯质密度分布和自扩散系数与文献数据吻合良好。模拟计算了CO_2/正己烷体系在温度为303.15 K、383.15 K、压力为1～5 MPa范围条件下的质扩散系数和黏度。结果表明:在相同温度下,随压力增大,扩散系数模拟值与实验值相对偏差增大,偏差基本在20%以内。黏度模拟值与实验值相对偏差不超过15%.采用本文所用力场模型与数据处理方法可以用来预测CO_2/正己烷体系的质扩散系数和黏度。     

缔合流体在高温高压下的自扩散系数研究

在统计力学理论基础上,本文提出了一个考虑氢键对自扩散系数影响的方程．这个方程为非氢键贡献部分与氢键贡献部分之积,其中自扩散系数的非氢键部分由Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ链模型求得,而一个分子中的平均氢键数随温度和密度的变化关系使用统计缔合流体理论得到。链节之间的相互作用能量参数由粘度的关联式获得,其它四个参数则由扩散系数的实验数据获得。对７个典型的缔合流体在相当宽的温度压力范围内计算的平均相对百分误差为５．９８％。     

从常温常压到超临界乙醇的分子动力学模拟

采用分子动力学方法系统地研究了从常温常压到超临界状态乙醇的热力学性质、结构性质和动力学性质.模拟发现随着温度的升高,体系焓值增大,乙醇分子间的氢键作用减弱,自扩散系数增大;随着压强的增大,乙醇分子间的氢键作用增强,自扩散系数减小;乙醇自扩散系数在液相区随温度变化不明显,在气相区随压强增大很快减小,超临界区乙醇的自扩散系数比液相区大十几倍.温度和压强对乙醇自扩散系数的影响可通过密度来体现.与常温常压相比,超临界条件下的乙醇体系因密度涨落存在分子聚集现象,且在低密度区域更显著;乙醇分子间的氢键作用明显减弱,结     

运用液体声学理论研究超临界二氧化碳的声特性

利用液体声学模型，根据美国国家标准局提供的二氧化碳声速、密度、摩尔体积和绝热压缩系数数据，计算了气态、液态和超临界态二氧化碳在不同温度和压力条件下的摩尔声速、摩尔压缩系数及Van der Waals 常数. 分析发现，在较宽的温度和压力范围内，液体中的声学模型能够很好地运用于超临界态二氧化碳的研究. 并在液体声学模型适用范围内，计算了超临界二氧化碳在不同温度及压力状态下的表面张力、粘度、自扩散系数，为超临界流体技术提供了参考数据，并分析了这些参量的变化规律.     

具有表面弛豫的液体自扩散的M0nte Carlo模拟

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Cado随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度随时间的变化,导出将NMR弛豫参数和随机行走参数联系在一起的表达式.结果表明:在快扩散区,液体的核自旋磁化强度随弛豫时间呈单指数衰减,且自扩散系数在短时情况下独立于表面弛豫率;在慢扩散区,液体的核自旋磁化强度衰减和自扩散系数在短时情况下均与表面弛豫率无关.模拟结果与理论分析相吻合,可用于求解介质的表面积与体积之比及孔径大小等结构信息.     

具有表面弛豫的液体自扩散的Monte Carlo模拟

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Carlo随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度随时间的变化,导出将NMR弛豫参数和随机行走参数联系在一起的表达式.结果表明：在快扩散区,液体的核自旋磁化强度随弛豫时间呈单指数衰减,且自扩散系数在短时情况下独立于表面弛豫率;在慢扩散区,液体的核自旋磁化强度衰减和自扩散系数在短时情况下均与表面弛豫率无关.模拟结果与理论分析相吻合,可用于求解介质的表面积与体积之比及孔径大小等结构信息.     

水/甲醇混合溶剂中PNIPAAM相变行为的NMR研究

通过液体核磁共振（NMR）谱以及动力学参数测量研究了聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAM）在水和甲醇的混合溶液中的相变行为. 通过PNIPAAM在水和甲醇混合溶剂中¹H核磁共振谱、纵向弛豫时间T₁、横向弛豫时间T₂和自扩散系数D随甲醇含量的变化发现,大分子在发生相变时,在¹H核磁共振谱中伴随有宽峰的出现和消失,同时弛豫时间和自扩散系数均有显著变化. 实验结果表明,¹H NMR谱图以及弛豫时间和自扩散系数等多种核磁共振参数可以用来灵敏表征PNIPAAM在水和甲醇混合溶液中的相变行为     

运用液体声学理论研究超临界二氧化碳的声特性

利用液体声学模型，根据美国国家标准局提供的二氧化碳声速、密度、摩尔体积和绝热压缩系数数据，计算了气态、液态和超临界态二氧化碳在不同温度和压力条件下的摩尔声速、摩尔压缩系数及Van der Waals 常数. 分析发现，在较宽的温度和压力范围内，液体中的声学模型能够很好地运用于超临界态二氧化碳的研究. 并在液体声学模型适用范围内，计算了超临界二氧化碳在不同温度及压力状态下的表面张力、粘度、自扩散系数，为超临界流体技术提供了参考数据，并分析了这些参量的变化规律. 关键词： 超临界二氧化碳 声速 摩尔声速 摩尔压缩系数     

分子量分布对线性PNIPA/D20溶液相变和扩散性质的影响

利用¹H NMR谱和NMR自扩散方法研究了2种不同分子量分布的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPA）的相变行为和扩散性质,发现分子量分布对PNIPA水溶液的相变行为和扩散性质都有明显影响. 在PNIPA水溶液的相变温度-浓度曲线中,宽分子量分布PNIPA的曲线下降比较平缓,而低分子量分布PNIPA的曲线先是快速降低,然后趋于缓和. 在扩散实验中,宽分子量分布PNIPA的自扩散衰减曲线呈现一定的曲率,而且温度越低,浓度越高,曲率越大;而窄分子量分布PNIPA的自扩散衰减曲线几乎是直线,受温度和浓度的影响很小. 通过基于经典的Kohlrausch Williams-Watts延展指数关系式来拟合宽分子量分布PNIPA自扩散系数和常规方程拟合窄分子量分布PNIPA自扩散系数的2种方法对比,可以得到基于Kohlrausch-Williams-Watts的延展指数拟合,有效改善分子量分布造成的影响.     

基于准弹性中子散射谱分析水化硅酸钙(C-S-H)中受限水的动态

研究水化硅酸钙(C-S-H)中受限水动态的一种重要手段是准弹性中子散射(quasi-elastic neutron scattering, QENS)实验. C-S-H样品的QENS谱数据可通过跳跃扩散和转动扩散模型进行分析拟合, 进而导出C-S-H样品微纳孔中水动态的相关物理参数: 不动水指数C、转动扩散系数D_r、均方位移< u² >、自扩散系数D_t及平均停留时间τ₀. 本文对水与水泥质量比为30%的C-S-H样品, 测量温度为230-280 K的QENS谱进行了分析, 得到的拟合参数可定量描述C-S-H样品内不同尺度的微纳孔中受限水随温度变化的动态过程. 转动扩散系数D_r随散射矢量Q的变化可知, Q值较大时, 水分子的转动对QENS谱影响较大. 均方位移 < u² > 随Q值的不同而变化, 其拟合值可区分C-S-H样品中的不动水、强受限水和受限水. 在Q较小时, D_t 和τ₀ 的拟合值随温度而变化, 并分别在230和240 K突然增大, 由此揭示温度为230-240 K 时, C-S-H 样品中受限水分子的动态特性发生了转变.     

Autodiffusion dans les alliages concentres fer-palladium

Measurements of the diffusion coefficients of ³⁹Fe and ¹⁰³Pd in various iron-palladium alloys (between 0 and 100at.% iron) between 1100 and 1250°C, have shown that the activation energies for selfdiffusion for the two tracers are practically equal, independent of composition.The values obtained are very close to those corresponding to the activation energy of chemical diffusion. This result is in good agreement with the fact that the thermodynamic activities of iron and palladium have small temperature dependance and that the vacancy flow, as calculated with the model of Manning, is rather small.In spite of a strong ordering tendency in the solid solution of Fe-Pd, as indicated by a thermodynamic calculation, this model allows to calculate, with the aid of the measured self-diffusion coefficients, various parameters, such as the correlation factors for both iron and palladium, the vacancy correlation factors, and the atomic jump frequencies.     

差分吸收法测量大气压强的误差研究

用级数近似Ｖｏｉｇｔ函数，导出了水平和垂路径吸收系数随压强变化的解析式。分析用数值模拟差分吸收法测量大气压强时激光频移和带宽的影响，计算表明前者是测压误差的主要来源之一。     

液态铝基合金微观结构及其性质的分子动力学模拟研究(英文)

利用分子动力学研究了液态铝基合金Al80Fe20和Al80Cu20在800~2200K温度范围内的微观结构和性质的变化.扩散系数的计算结果显示两合金有着不同的动力学行为.温度大约1400K以下液态Al80Cu20的扩散系数随温度的变化比Arrhenius关系所预期的要慢些,所得结果与Brillo研究小组的实验结果基本一致.当液态铝基合金的动力学发生异常变化时,其微观二十面体短程序的含量和作用也发生相应的变化.因此,熔体的奇特动力学行为可能由于其微观局域结构短程序随着温度的变化而异常地改变而引起的.     

液态铝基合金微观结构及其性质的分子动力学模拟研究

利用分子动力学研究了液态铝基合金Al80Fe20和Al80Cu20在 800~2200K温度范围内的微观结构和性质的变化。扩散系数的计算结果显示两合金有着不同的动力学行为。温度大约1400K以下液态Al80Cu20的扩散系数随温度的变化比Arrhenius关系所预期的要慢些,所得结果与Brillo研究小组的实验结果基本一致。当液态铝基合金的动力学发生异常变化时,其微观二十面体短程序的含量和作用也发生相应的变化。因此,熔体的奇特动力学行为可能由于其微观局域结构短程序随着温度的变化而异常地改变而引起的。     

Generalized analytical expressions for the burning velocity in a combustion model with non-constant transport coefficients and several specific heats

We derive new expressions to estimate the burning velocity of a laminar gas flame in a simplified combustion model based on a one-step single reaction with transport coefficients (mass and heat) depending on temperature, and species with different specific heats. These new expressions generalize the bounds and approximations previously derived by Williams, von Karman, Zeldovich and Frank-Kamenetskii, Benguria and Depassier, and the matching asymptotic expansion method in a two zone model. The comparison of the flame speed predicted by these new analytical expressions with that numerically simulated by the full combustion model for a large variety of cases allows us to determine their range of validity. The upper bound based on the Benguria and Depassier method provides very good approximations for the actual propagation speed of combustion flames, being substantially better than the asymptotic method used in the recent papers.     

反应堆压力容器安注过程瞬态传热特性研究

按1:10的比例建立了反应堆压力容器直接安注的试验模型,进行了流动可视化、常温常压下的传热与高温高压下的传热试验,并在试验研究的基础上,利用FLUENT5.4商用软件进行了数值模拟研究。通过研究获得了反应堆压力容器直接安注时的瞬态传热系数、流体的混合函数及瞬态温度的变化规律,为反应堆压力容器在安注时的承压热冲击分析提供了重要的依据。     

The pressure and temperature dependence of electron energy-gaps in semiconductor alloys

The pressure and temperature dependences of the direct energy gaps of semiconductor alloys are calculated using the theory of energy gap bowing of Hill. No adjustable parameters are used, and the pressure and temperature coefficients of the bowing parameter are related to the bulk compressibilities and thermal expansion coefficients respectively. The agreement with the rather small number of experimental results is quite good.The non-linear composition dependence of the pressure coefficients of semiconductor alloys suggests that there are inconsistencies in present formulations of dielectric model theories of alloys.     

带支撑装置的CRM-WBH模型流固耦合数值模拟

共同研究模型（common research model，CRM）机翼/机身/平尾组合体构型（CRM-WBH）是第4届AIAA阻力预测研讨会（Drag Prediction Workshop IV，DPW IV）选择的基准构型，DPW IV会议的统计分析结果显示计算结果与试验结果之间存在显著差异.采用CFD方法和流固耦合方法数值模拟了带支撑装置的CRM机翼/机身/平尾组合体模型（CRM-WBHS）的气动特性，主要目的是评估支撑装置和静气动弹性变形对CRM-WBH模型气动特性数值模拟结果的影响.通过与CRM-WBH模型CFD数值模拟结果和欧洲ETW风洞（European Transonic Wind Tunnel）测力、测压和模型变形测量结果的对比分析，表明模型支撑装置导致机翼上翼面激波位置前移，升力系数、阻力系数下降，俯仰力矩系数增加；静气动弹性变形主要影响机翼上表面激波位置和外翼处激波位置前负压，导致升力系数、阻力系数进一步下降，俯仰力矩系数进一步增加.CRM-WBHS模型的流固耦合数值模拟结果更加接近试验结果.      

60-GHz oxygen band: Precise experimental profiles and extended absorption modeling in a wide temperature range

The 60-GHz band of atmospheric oxygen was studied in the temperature range of −28° to +60 °C at atmospheric pressure by means of a resonator spectrometer with absorption-variation sensitivity of 0.002 dB/km. The experimental data obtained have sufficient signal-to-noise ratio to take second-order mixing into account, increasing the accuracy of the millimeter-wave propagation model (MPM). A refined set of mixing coefficients for the model is derived from the new data and presented. The fidelity of the new model to the spectrometer data is generally better than 2% between 54 and 65 GHz.