分子聚集型维里状态方程(聚集硬球分子模型)

一、引言 我们知道,物性数据的来源,除了用实验测定外,一个很重要的手段是用状态方程进行推算。当前有一趋势,当计算精度满足要求的条件下,希望状态方程结构简单,使用方便,我们认为维里方程是值得研究开发的。现已发表的维里方程还远不能满足工程计算要求。本文应用分子聚集理论对已提出的简单维里方程作了改进,目的是要扩大其应用范围,特别是对强极性物质的应用。     

分子聚集(缔合)的状态方程(聚集硬球分子模型)

本文提出分子聚集(缔合)理论,并且应甩该理论来改进某些状态方程.为了证明该理论的正确性和对状态方程改进的可行性,我们对三十种物质,其中包括强极性和带氢键的缔合物质,如氨、水、甲醇、乙醇、乙酸等的饱和汽相体积进行计算,并与实验数据进行比较,结果表明,经改进的状态方程与实验数据相当符合,这也说明了本文提出的分子聚集理论是正确的.     

约束条件下的硬球流体

利用密度泛函理论和分子动力学方法 ,对处于两平行硬墙之间的硬球流体的密度分布进行了计算 .通过比较两种方法的结果 ,发现在墙之间距离较大时 ,Rosenfeld密度泛函理论的结果与分子动力学模拟的结果符合很好 ;当两堵墙间的距离很小时 ,这两个结果之间存在明显的不一致 .另外 ,还研究了约束条件下密度分布的结构     

应用链式硬球模型计算流体的自扩散系数

将链式硬球模型流体方程用于计算实际高密度流体的自扩散系数,并与流体的试验数据或模拟数据相比较。使用该方程计算碳链长度在150以下压力在200MPa以下;平均温度在100K以上时,非极性自扩散系数的平均绝对偏差多为5％左右。     

超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究

研究超临界流体在不同压力和温度的结构特征有助于深刻理解并有效利用超临界流体.本文采用分子动力学方法模拟超临界压力、拟临界温度附近流体的结构及密度波动曲线的排列熵,分析状态参数变化的影响.结果表明,定压下,径向分布函数随温度升高,第一峰值位置逐渐向右移动,但右移幅度随着压力偏离临界点距离的增大而减弱,近临界压力时,出现峰值最高点的工况和等温压缩系数的极值点位置一致,压力增大,该现象消失.低压力拟临界点时易出现面积大、相对集中且分布稳定的高/低密度区,无明显嵌套现象.静态结构因子存在一定发散行为,发散的最大值和等温压缩系数极值点所处工况符合.低压力时密度时间序列的波动幅度最大,类周期现象较明显.在分子间势能、等温压缩系数和热运动效应的共同作用下,当压力(P)为1.1倍的临界压力(Pc)时,排列熵在0.99倍的拟临界温度(Tpc)达到最小值,P = 1.3Pc和1.5Pc时,最小排列熵与等温压缩系数的最大值工况点保持一致,压力继续增大,各模拟工况密度和排列熵的波动减弱,流体均匀性增强.     

超临界流体水平管换热特性可视化研究

为研究超临界压力下水平管径向截面的二次流现象,分析其对流体换热能力的影响机理,优化相关换热器设计,本文采用PIV实验方法,首先分析了水与FC-72物性差别对径向截面二次流流场的影响;然后重点研究了热流密度、质量流速工况参数变化对超临界压力下FC-72的二次流流场的影响规律。实验结果表明:相同工况下低导热系数,高体积膨胀率的工质会增强截面的二次流强度;随着热流密度增加,截面二次流流速增加,二次流涡逐步向截面底部移动;质量流速的提高会削弱加热管顶部流体温度分层的影响,并促进了中心与边壁流体间的掺混,有利于流体换热能力的提高;此外,当截面顶部流体达到临界点,二次流涡与常温工况相比远离壁面并向截面中心靠拢。     

小管径超临界流体传热恶化特性研究

根据IAPWS公布的IF97临界区比容反推方程重新拟合了超临界区域水的拟临界温度计算公式,进一步提高临界区的水和蒸汽物性计算精度。对水平小管径内超临界水的传热恶化特性进行了实验探究,实验结果表明:当平均流体温度小于拟临界温度时,换热系数出现峰值。平均流体与近壁流体的黏度比达到最大值,换热系数达到峰值;密度比达到最大值,传热恶化已经发生,管内进入拟汽相换热区或发生层流化现象。随着热流密度的增大,换热系数峰值越低;换热系数峰值和传热发生恶化的位置都向低焓值区偏移。     

Langmuir-Blodgett 膜中分子聚集行为的偶极作用模型

基于经典静电场理论，描述了Langmuir-Blodgett (LB)膜中棒状分子聚集行为的偶极作用模型，给出了LB膜结构与光谱性质的关系. 讨论了X型或Z型膜中分子间距、层间距、分子取向、膜层数等结构参数对分子聚集行为的影响. 理论结果与实验值符合较好. 关键词： Langmuir-Blodgett膜 聚集体 偶极相互作用 半花菁     

关于硬球流体的Carnahan-Starling状态方程的改进

使用Weierstrass和Chebyshev定理, 并参考标度粒子理论和Percus-Yevick积分方程理论的状态方程,证明硬球流体存在一个多项式序列,致使其状态方程由该序列的极限给出. 获得了从三阶到八阶的最佳多项式,这样Carnahan-Starling方程可以逐级改进. 得到的状态方程和在稳定和亚稳定流体分支上的模拟结果符合得很好.     

分子聚集理论在医药学研究中的应用

本文利用聚集型状态方程，克拉贝龙方程以及临界条件推出聚集活性参量方程．分析结果表明，医药的药理活性是可以用聚集活性参量予以定量表征．本文给出了某些医药的主要的药物成分，如氧化亚氮 乙醚、氯仿和水杨酸甲酯等嘛醉剂），一氧化氮（硝酸甘油）、乙醇胺（医药活性剂）和多巴胺（神经递质）的生物活性数据．实践经验表明，这些化学品分别在生命体的心血管系统、神经系统和免疫系统中起着重要的药理功能作用．这表明，本文研究的内容在医药学研究领域有其重要意义．     

Brans-Dicke理论中静态球对称引力场的de Broglie-Bohm量子化

将量子力学的deBroglieBohm(dBB)解释引入BransDicke(BD)理论中.在小超空间近似下,求出了Brans类型1量子黑洞的波函数.利用dBB解释求得Brans类型1的量子轨迹和量子势.在量子黑洞背景几何上,研究了径向光的行为.发现Brans类型1量子化后的黑洞“温度”是奇异的.另外,由于BD引力理论在BD参数ω趋于无穷大时应与广义相对论等价,因而Schwarzschild黑洞在dBB量子化后“温度”也是奇异的.这似乎意味着dBB量子化不能应用于黑洞. 关键词： deBroglie-Bohm解释 Brans-Dicke引力理论 量子轨迹 小超空间近似     

反应限制聚集模型的动力学行为的研究

根据反应限制聚集（reaction limited aggregation, RLA）模型,研究表面活性剂存在时 的薄膜外延生长动力学过程. 研究结果表明,在二维岛的生长初期,分形岛与紧致岛具有不 同的岛密度和“死”原子密度（岛的相对总面积）增长方式：分形岛密度随覆盖率生长指数 小于1,紧致岛密度的生长指数大于1;分形岛相对总面积随覆盖率线性增长,紧致岛相对总 面积随覆盖率非线性增长. 关键词： 反应限制聚集模型 岛密度 “死”原子密度     

Y型Langmuir-Blodgett膜中分子聚集行为的偶极作用模型

利用经典静电场理论，描述了Y型Langmuir-Blodgett (LB) 膜中棒状分子聚集行为的偶极作用模型，给出了Y型LB膜结构与光谱性质的关系.讨论了Y型膜中分子间距、层间距、分子取向、膜层数等结构参数对分子聚集行为的影响，并在此基础上比较了Y型膜和Z型膜分子聚集行为的异同.理论结果与实验规律符合较好.     

高压流体相平衡的分子热力学模型

本文应用物质分子聚集与解集理论阐述了高压流体相平衡机理并提出了分子聚集型状态方程.应用此方程能精确地描述流体高压下的PVT关系,且用于预测相平衡数据也获得了满意结果.     

分子结电学特性的理论研究

在第一性原理的基础上，对共扼分子2-氨基-5-硝基-1，4-二乙炔基-4’，-苯硫醇基苯(2-amino-5-nitro-1,4-diethyny-4’-benzenethiol-benzene)与金表面形成的分子结的电学特性进行了理论研究.利用密度泛函理论计算了该分子及扩展分子的电子结构；讨论了分子与金表面的相互作用，定量地确定了耦合常数，求出了电子的迁移强度；利用弹性散射格林函数法研究了该分子结的伏—安特性.计算结果表明，当外加偏压小于0.9V时分子结存在电流禁区，随着偏压升高，分子结的电导出现平台特 关键词： 化学吸附 分子结 分子电子学     

水解酶模型分子的光谱特性研究

研究具有催化活性的水解酶模型分子：三－（２－苯并咪唑甲基）胺（ｔｒｉｓ（２－ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｙｌｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｅ）简称ＮＴＢ,与Ｃｕ,Ｃｏ,Ｚｎ,三种金属离子配侠形成的配合物的紫外可见吸收光谱和荧光光谱。分析了ＮＴＢ系列配合物的光说的电子跃迁,计算了不同ｐＨ值时的荧光量子产率。     

中心对称萘酞菁分子的LB膜及其聚集特性研究

研究了三种中心对称的萘酞菁分子LB膜的制备及其聚集特性。三种萘酞菁化合物均能制成很好的LB膜。在稀溶液中,四叔丁基萘酞菁以单体为主要存在形式;对四叔丁基萘酞菁锌,由于金属锌原子的作用,在稀溶液中不仅能形成H-聚集体,而且还能形成J-聚集体,且主要以聚集体的形式存在。在LB膜中,这两种化合物均形成了H-聚集体。对于双四叔丁基萘酞菁铒不论在稀溶液中还是在LB膜中均主要以单体的形式存在。     

基于荧光光谱技术研究胶原蛋白溶液中分子的聚集行为

对胶原分子聚集行为的研究,不仅能改善其理化特性,同时也为其在食品、组织工程和生物医药等领域的应用提供理论指导。基于胶原分子中苯丙氨酸(Phe)和酪氨酸(Tyr)的内源荧光特性,采用常规波长、同步荧光和二维(2D)荧光光谱技术研究了不同浓度和温度下胶原分子的聚集行为。研究结果表明：(1)在激发波长275 nm条件下,胶原分子仅在发射波长303 nm处出现了归属于Tyr的特征峰;选取波长差(Δλ)为15 nm的同步荧光扫描胶原分子,发现其在261和282 nm处出现了分别归属于Phe和Tyr的特征峰。(2)特征峰的荧光强度与胶原浓度呈现良好的线性关系,表明了基于常规波长和同步荧光光谱技术对胶原定量分析的可行性。(3)随着胶原浓度的增加,Tyr和Phe的含量逐渐增大,且胶原分子间距逐渐降低并聚集成纤维束,使得Tyr和Phe相互靠近并参与形成大量的氢键,从而导致荧光强度不断增大。然而随着温度的升高,荧光基团与溶剂碰撞的猝灭机会增大,且胶原分子中Tyr和Phe的荧光量子产率逐渐降低,同时胶原分子动能增大,其聚集体逐渐松散,其三股螺旋结构逐渐坍塌,Tyr和Phe参与形成的氢键被破坏,从而导致荧光强度随温度的升高不断降低。(4)275 nm常规波长的2D荧光光谱分析表明,胶原分子在297,303和310 nm处出现了相关峰,其中303 nm归属于Tyr,297 nm归属于胶原分子聚集过程中参与氢键形成的Tyr;310 nm可能归属于Tyr的激发态,其不断的蓝移形成稳定的基团,以便参与氢键的形成,从而促进了胶原分子的聚集。以浓度为外扰的基团响应顺序为303 nm>297 nm>310 nm;以温度为外扰的基团响应顺序为297 nm>310 nm>303 nm。(5)2D同步荧光光谱分析表明,随着胶原浓度和温度的升高,Phe均比Tyr优先响应。综上,采用常规波长、同步荧光光谱技术均能较好的研究胶原分子在不同浓度和温度下的聚集行为,且为胶原的定量分析提供了一种新的方法,但同步荧光光谱技术可将量子产率较低的Phe显现出来,体现了其具有窄化谱带和提升分辨率的优点。此外,结合2D荧光分析技术,可进一步研究胶原分子基团的响应顺序。     

基于移动边界法的超临界流体换热器动态模型

本文建立了一种基于移动边界法的超临界介质的换热器动态仿真模型,并提出了全新的控制体划分方法。仿真测试结果表明新模型的稳定性和完整性良好。同时对模型进行了实验验证,结果表明换热段出口温度的误差范围为±1.5 K,相对误差为±3%。本模型与常规的有限体积法模型相比具有精度高和仿真速度快的优势,为超临界换热器的动态仿真提供了新的建模方法。     

具有聚集诱导发光行为的环状多烯类分子

研究了ΔH-pyrans,fulvenes,siloles等环状多烯结构的小分子荧光染料在溶液,固态及薄层层析板上的荧光发射行为.与大多数传统的荧光染料小分子不同,这些多烯类荧光染料分子在稀溶液中基本没有荧光,而在聚集态下呈现非常明亮的荧光发射,同时伴随着荧光量子效率的大幅提高(聚集诱导发光).它们在薄层层析板上也具有很强的荧光发射.但当薄层层析板暴露于有机溶剂气氛下,荧光消失,离开有机溶剂气氛,荧光恢复,这一可逆过程并可多次重复.在固体状态,它们的荧光发射与聚集态结构密切相关.通过从无定型态到结晶态以及从一种结晶态到另一种结晶态的变化,可以有效的调节它们的固体荧光发射.