烷基化芳胺润滑添加剂抗氧抗腐蚀机理的密度泛函理论研究

采用量子化学的密度泛函理论计算了8种烷基化芳胺抗氧抗腐蚀添加剂与烷氧自由基(C6H13O·)的结合能以及与铁原子簇的化学吸附作用能,探讨了化合物的结构特征、作用机理、授受电子的性质和取代基效应.结果表明:这些添加剂的HOMO均为带有杂原子的孤对电子的π-分子轨道,HOMO可以与金属原子的LUMO发生相互作用,HOMO的电子转移到金属原子的LUMO上形成配位键和稳定的吸附态;添加剂的LUMO均为苯环的π-共轭体系组成,可与RO·的SOMO相互作用,LUMO接受RO·的电子生成稳定的加成产物,添加剂具有授受电子性质;烷基化芳胺添加剂抗氧抗腐蚀性能与取代基的供电子效应或共轭效应有关,当供电子效应强时可以增加添加剂与RO·的结合能以及与铁原子簇的化学吸附作用能.依据计算结果可以推测8种化合物的抗氧抗腐性能由高到低顺序为:化合物Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅷ＞Ⅶ＞Ⅲ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅱ,计算结果与实验结果一致.     

封闭腔内纳米流体强化自然对流换热的数值模拟

采用F luen软件对封闭腔内Cu-H2O纳米流体强化自然对流换热进行了数值模拟,重点分析Cu纳米粒子添加量和Gr数对换热性能的影响,并解释其换热机理。研究结果表明:在水基液中加入Cu纳米粒子可以显著提高基液的自然对流换热特性。对于一给定的Gr数,随着纳米粒子质量分数的增加,纳米流体的速度组成部分增加,纳米流体质量分数越大,x方向和y方向的速度峰越大,因此加速了流体中能量传输。另一方面,随着Gr数的增加,流线图中旋涡逐渐变大,流线间强度增加,说明换热效果逐渐增强。当Gr数较小时,传热主要是由热壁和冷壁之间的热传导引起的,随着Gr数的增大,换热逐渐变为由对流换热占主导地位。     

置换矩阵的Kronecker积的性质

通过置换矩阵的性质确定出两个方阵的Kronecker积为置换矩阵的充分必要条件.     

有机二硫化物润滑添加剂抗磨极压性能的密度泛函理论研究

用量子化学的密度泛函理论计算了12种有机二硫化物和铁原子簇的分子轨道指数及其与铁原子簇的化学吸附作用能, 探讨了这种作用能与抗磨性能的关系; 运用轨道能量近似原则讨论了有机二硫化物与铁原子的作用方式; 以前线电子密度、超离域性指数和原子净电荷作为判据分析了12种有机二硫化物与铁原子间键合的强弱、反应性的大小等表征有机二硫化物与金属作用强弱的参数。结果表明: 有机二硫化物与铁接触时, 在较缓和条件下, SS键优先断裂与金属发生化学吸附形成配位键, 起到抗磨作用; 在高负荷下, 与金属发生常规条件下不能发生的化学反应, 即CS键断裂生成无机膜, 起到极压作用; 且随着碳链的增长, 有机二硫化物的抗磨性能愈来愈好, 但极压性能愈来愈差; 运用量子化学计算得到的预测结果与摩擦学试验结果具有良好的一致性, 可为同类极压添加剂化合物的分子设计提供较为可靠的参考依据和理论方法。     

有机二硫化物极压添加剂结构与润滑性能的理论研究

运用Gaussian98量子化学程序包,采用密度泛函理论(DFT)及从头算(ab initio)方法,在B3LYP/6-31G和HF/6-31G水平上对12种有机二硫化物的分子几何构型、电子结构、分子轨道指数及与铁原子簇的相互作用等进行了理论计算;由前线分子轨道理论分析了反应的活性原子和活性键,运用轨道能量近似原则讨论了有机二硫化物与铁原子的作用方式;以前线电子密度、超离域性指数和原子净电荷等参数作为表征有机二硫化物与金属作用强弱的判据,分析了有机二硫化物与铁原子间键合的强弱及反应性大小.结果表明:当有机二硫化物与铁接触时,趋向于发生S-S键和C-S键断裂;随碳链的增长,有机二硫化物的抗磨性能增强,极压性能减弱,与相应的摩擦磨损试验结果一致.所用的量子化学方法在润滑添加剂结构-性能研究领域具有良好的应用前景,可用以指导润滑添加剂的分子设计.     

Influence of pH on Nanofluids' Viscosity and Thermal Conductivity

Aiming at the dispersion stability of nanopartieles regarded as the guide of heat transfer enhancement, we investigate the viscosity and the thermal conductivity of Cu and Al2O3 nanoparticles in water under different pH values. The results show that there exists an optimal pH value for the lowest viscosity and the highest thermal conductivity, and that at the optimal pH value the nanofluids containing a small amount of nanoparticles have noticeably higher thermal conductivity than that of the base fluid without nanoparticles. For the two nanofluids the enhancements of thermal conductivity are observed up to 13% （Al2O3-water） or 15% （Cu-water） at 0.4 wt%, respectively. Therefore, adjusting the pH values is suggested to improve the stability and the thermal conductivity for practical applications of nanofluid.     

二苯二硫和二苄二硫润滑性能的量子化学研究

用Gaussian03W程序在B3LYP/631G和HF/631G水平上对二苯二硫(DPDS)和二苄二硫(DBDS)的分子几何构型、电子结构、分子轨道指数及与铁原子簇的相互作用等进行了理论计算.用前线分子轨道理论分析了反应的活性原子和活性键,讨论了DPDS和DBDS与铁原子的作用方式,用前线电子密度,超离域性指数,原子净电荷及化合物与铁原子簇的化学吸附作用能等参数作为判据分析了DPDS和DBDS与铁原子间键合的强弱,反应性的大小.计算结果表明DPDS和DBDS与铁接触时,趋向于S-S键与C-S键断裂,在较为缓和的摩擦条件下,DPDS的抗磨作用优于DBDS,在较为苛刻的摩擦条件下,DBDS的极压作用优于DPDS,与摩擦学试验结果一致.