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     

分子动力学模拟壁面附近流体特性及降温过程

采用三相模型计算结果表明:近壁区内流体密度呈现出"层状化"的特点,切向应力张量呈"振荡"分布;固液界面张力随温度增加而降低;进一步增强壁面浸润性,固液界面张力变化不大;同温壁面对近壁区流体特性的影响较大,近壁区之外的流体特性与两相模型吻合较好.降低壁面温度的模拟表明,当温差减小时,传热量减小,界面接触热阻占主导地位.     

纳米流体分散稳定性的分子动力学研究初探

纳米流体的制备和分散稳定性是纳米流体研究工作的前提。本文利用平衡分子动力学模拟方法,尝试从微观角度研究纳米流体的分散稳定性。以纳米颗粒Cu在液态CO_2中的分散稳定为算例,通过跟踪每个固体分子和液体分子的位置,分别观察了颗粒周围的液体吸附现象和颗粒的团聚现象。通过改变固液分子间的引力和斥力,观察其对颗粒周围液体分子的密...     

超临界流体分离与NMR联用技术及其应用

本文重点描述了SFC－NMR和SFE－NMR联用装置的特点及其探头设计,举例说明了它们的几种典型应用,分析比较了超临界流体分离和NMR联用系统与HPLC－NMR联用系统的特性,并讨论了超临界流体分离与NMR联用技术的发展前景。     

LJ流体非牛顿现象的分子动力学模拟

使用非平衡分子动力学模拟方法研究了单原子LJ流体的非牛顿流变行为,并在系统中分别施加稳态Couette流场和振荡剪切流场.在Couette流场的模拟中,流体出现剪切变稀和法向应力差效应,不同剪切率下的径向分布函数反映了流体分子由于剪切所导致的微观结构变化,通过分析势能函数发现当剪切率增大时,分子间排斥作用增强,吸引作用减弱.在振荡剪切流场的模拟中,发现剪切应力和剪切率之间的相位差随频率增加而增加,随频率增加复数粘度的实部先增大再减小,虚部单调增加,导致虚部粘度相对实部粘度比例增大,弹性模量和粘性模量之比也随频率增加而增加.这三点现象表明LJ流体出现粘弹性行为,且在高频率下,弹性所占比重增大.     

超临界水中硫酸钠结晶动力学的分子动力学模拟

在超临界水反应器中,硫酸钠是易造成堵塞的一种常见无机盐,研究其结晶动力学对于防盐沉积反应器的设计具有重要意义.本文采用LAMMPS分子动力学模拟软件研究硫酸钠在超临界水中的微观结晶过程,其中水分子采用SPC/E模型,离子-离子、离子-水分子相互作用采用Coulumb和Lennard-Jones联合势能函数.结果表明:水...     

超临界流体黏度的拉曼光谱测量方法研究

超临界流体黏度的测量对于工业应用具有重要意义。本文利用流体的拉曼光谱随压力的变化关系,基于泊肃叶流动规律,提出超临界流体黏度的非接触式光学测量方法。首先,对甲烷及其混合物、二氧化碳及其混合物的拉曼光谱随压力的变化规律作综述分析,分析表明可以利用甲烷及其混合物的拉曼光谱较为精确地获取体系压力,但利用拉曼光谱精确测量二氧化碳及其混合物压力的方法有待进一步研究。接着,对测量系统作理论设计和灵敏度分析。测量系统由储气罐、可控压力的高压注射泵、温控平台、毛细管阵列和拉曼光谱仪等部件组成,毛细管阵列进出口压力变化显著,用于测量甲烷及其混合物的黏度具有较高灵敏度。     

多环芳烃在超临界环己烷中的溶解：分子动力学模拟研究

重油中大量存在的多环芳烃会经过缩合反应会形成稠环芳烃,而溶解扩散的限制会导致稠环芳烃之间的聚合从形成残焦,使得对重油的利用率大大降低,所以多环芳烃热解过程的溶解扩散是重油改质的关键因素之一.因此,基于环己烷对烃类良好的溶解性,本文采用分子动力学模拟的方法研究了多环芳烃及其混合物在超临界环己烷中的溶解行为,结果表明在不同温度与密度下超临界环己烷对于具有NAP均具有良好的溶解性,而温度对于Bghip溶解的影响较小.在多环芳烃混合物的油滴溶解过程中,NAP优先溶解到环己烷相中,而Bghip则集中在粒径减小的油滴中.通过计算体系中多环芳烃的径向分配函数与溶剂化自由能发现环己烷与多环芳烃间之间能相互吸引,环己烷在多环芳烃分子周围形成的溶剂壳能抑制多环芳烃分子间的聚合.温度升高以及密度的将降低会导致多环芳烃的内聚能密度降低,增加了多环芳烃与超临界环己烷之间的相互作用.环己烷密度越小以及温度的升高可以促进多环芳烃或多环芳烃混合物在超临界环己烷中的溶解.     

纳米流体中表面活性剂界面层传热特性的分子动力学模拟

纳米流体中固-液界面传热直接影响其导热性能,但目前对颗粒上表面活性剂吸附层在界面传热中的作用机制仍缺乏定量研究.本文采用非平衡分子动力学方法研究Cu-Ar纳米流体中表面活性剂界面层的传热特性及微观机理,研究了纳米颗粒/表面活性剂界面热导和表面活性剂层热导率的变化规律.结果 表明:随着纳米颗粒与表面活性剂头基原子间的结合...     

油水两相流水包油流型多尺度排列熵分析

采用多尺度排列熵算法研究了垂直油水两相流水包油流型的多尺度动力学特性.首先,在内径为20 mm的垂直管道内采集了油水两相流水包油流型电导传感器波动信号,然后计算了不同流动工况下电导波动信号的多尺度排列熵值.研究发现多尺度排列熵率与均值可定量刻画水包油流型动力学复杂性;此外,提出了通过增量时间序列累积量与多尺度排列熵率联合分布识别三种不同水包油流型的新途径.     

Structure and dynamics of a dense dipolar system in an electric field and their relevance to electrorheological fluids

Results of computer simulations of a dense system of dipolar spheres in an electric field are summarized. Dissipative and Hamiltonian dynamics algorithms have been used to find energy minima of the system for varying particle densities. The structures obtained by these simulations are in reasonable agreement with experimentally observed structures in electrorheological (ER) fluids. Qualitative agreement is also obtained with the limited available experimental observations on the dynamics of ER fluids.     

基于逻辑器件响应特性的自治布尔网络调控

自治布尔网络已成功应用于随机数产生、基因调控、储备池计算等领域.为了在应用中合理选择器件使输出更好地满足各应用的需求,本文研究了自治布尔网络中的逻辑器件响应特性变化时,自治布尔网络输出状态随之变化的规律,结果显示逻辑器件响应特性变化可以调控自治布尔网络输出在周期和混沌之间转变,且能改变自治布尔网络输出序列的复杂程度.进一步观察了逻辑器件响应特性和链路延时二维参数空间中输出序列复杂程度的分布,结果显示快的逻辑门响应特性可以增强高复杂序列在链路延时参数空间的分布范围.同时研究了自治布尔网络中任意逻辑器件的响应特性单独变化对网络输出状态的影响,结果显示不同节点的器件响应特性对序列复杂程度的调控能力有差异.研究表明,逻辑器件响应特性可以调控网络输出序列复杂程度,快的响应特性有利于高复杂混沌的稳定产生.     

The excitation energy spectrum of liquid He II based on theU-matrix theory

Summary In this paper, we apply theU-matrix theory to derive an explicit expression for the excitation energy spectrum of liquid⁴He. Using a model for the effective chemical potential for⁴He, we are able to produce an excitation spectrum which is very close to the observed one. The inverse of the effective mass,i.e. 1/m ^*, is obtained as a function of momentumk. The ratio between the effective mass and the mass of helium atom atk=2.0 ?⁻¹,i.e. near the roton depth, is found to bem ^*(k=2.0 ?⁻¹)/m _He=0.18298, while the ratio atk=1.0 ?⁻¹ ism ^*(k=1.0 ?⁻¹)/m _He=−0.17103. The theoretical result of the excitation spectrum is consistent with observational data.

---

Riassunto In questo lavoro si applica la teoria della matriceU per dedurre un'espressione esplicita per lo spettro d'energia di eccitazione dell'⁴He liquido. Usando un modello per il potenziale chimico efficace per l'⁴He si è in grado di produrre uno spettro di eccitazione molto simile a quello osservato. L'inverso della massa efficace, cioè 1/m ^*, è ottenuto in funzione del momentok. Si trova che il rapporto tra massa efficace e la massa dell'atomo di elio ak=2.0 ?⁻¹, cioè vicino alla profondità del rotore, èm ^* (k=2.0 ?⁻¹)/m _He= =0.18298, mentre quello ak=1.0 ?⁻¹ èm ^* (k=1.0 ?⁻¹)/m _he=−0.17103. Il risultato teorico dello spettro di eccitazione è coerente con i dati sperimentali.

---

Резюме В этой статье мы применяем теориюU-матрицы для вывода явного выражения для энергетического спектра возбуждений Зидкого⁴He. Используя модель для эффективного химического потенциала для⁴He, мы воспроизводим спектр возбуждений который оказывается очень близким к зкспериментально наблюдаемому. Вычисляется обратная величина эффективной массы, т.е. 1/m ^*, как функция импульсаk. Получено отношение эффективной массы к массе атома гелия приk=2.0 ?⁻¹, которое составляетm ^* (k=2.0 ?⁻¹)/m _He=0.18298, тогда как это отношение приk=1.0 ?⁻¹ равноm ^* (k=1.0 ?⁻¹)/m _He=−0.17103. Теоретический результат для спектра возбужений согласуется с имеющимися экспериментальными данными.

     

半刚性高分子链螺旋结构诱导纳米棒的有序结构

在自然界中, 螺旋结构广泛存在. 在熵的驱动下, 高分子链能在某些特殊情形下形成螺旋结构. 采用分子动力学方法研究了高分子链诱导纳米棒的自组装行为, 发现纳米棒/高分子链体系的构象与纳米棒的数量、高分子链的刚性等密切相关. 当纳米棒与高分子链之间存在适度吸附能时, 纳米棒能够形成三种完全不同的构象, 特别是在半刚性高分子链诱导下纳米棒能够形成线型排列. 研究结果对新型材料制备具有一定指导意义.     

Lattice-gas crystallization

This paper presents a new lattice-gas method for molecular dynamics modeling. A mean-field treatment is given and is applied to a linear stability analysis. Exact numerical simulations of the solid-phase crystallization are presented, as is a finite-temperature multiphase liquid-gas system. The lattice-gas method, a discrete dynamical method, is therefore capable of representing a variety of collective phenomena in multiple regimes from the hydrodynamic scale down to a molecular dynamics scale.