颗粒密度对旋转筒内二元颗粒体系分离的影响

用分子动力学的方法研究了颗粒密度对旋转筒内二元颗粒体系混合与分离的影响. 当增大粒度较小的颗粒密度时, 颗粒体系表现为巴西果效应, 而增加粒度较大的颗粒密度时, 分离状态则会发生反转, 表现为反巴西果效应. 进一步的研究发现二元颗粒体系的分离指数与颗粒的密度比之间存在定量的关系, 并利用Hong的渗流与凝聚竞争机理理论对密度分离状态的反转现象给予了理论解释.     

开口角度对二维颗粒流稀疏流-密集流转变的影响

用计算机模拟的方法研究了开口角度对二维颗粒流稀疏流—密集流转变的影响.在固定入口流量和固定颗粒数两种条件下,均发现当开口角度大于零时,开口角度的增大可以提高颗粒流由稀疏流向密集流转变的最大出口流量.在稀疏流状态下,出口流量与开口角度无关;而在密集流状态下,出口流量随开口角度的增大而增大.进一步的计算还发现增加开口角度可以提高颗粒流出开口的流动速度,且最大出口流量与颗粒的流动速度呈线性关系. 关键词： 颗粒物质 颗粒流 分子动力学模拟     

多重镜像法求解三带电金属球的电场

镜像法是求解静电场的一种基本方法.本文通过电容法和电荷法两种方法来求解三金属球体系的多重镜像电荷,进而将带电金属球在空间的电场替代为各个等效电荷和镜像电荷产生的电场.通过对比电场的分布,验证了两种方法的正确性和一致性.进一步的研究结果表明,调节第三个金属球的位置和带电量可以实现两金属球之间的相互作用力由吸引向排斥的转变.结合Matlab软件,我们直接给出了双球和三球体系时电势在空间的分布.     

结构与尺寸对碳纳米管物理吸附储氢的影响

采用巨正则蒙特卡罗方法,在298K和10MPa下,系统地研究了碳纳米管及其阵列的物理吸附储氢量与单壁管的管径、多壁管的层间距和管层数、单壁管阵列的管间距和排列方式的关系.发现单壁管的管径等于6nm时,管内的储氢密度达到最大;多壁管的层间距由034nm增大至061或088nm时,物理吸附储氢量明显增大;单壁管阵列的管间距等于17nm时,其管外间隙处的储氢密度达到最大,且方阵阵列优于三角阵列;当单壁管阵列的管间距大于06nm时,其管外的储氢密度均大于管内的储氢密度.指出合理地选择单壁管的管径、多壁管的层间距、单壁管阵列的管间距和排列方式,可以有效地提高碳纳米管及其阵列的物理吸附储氢量,并给出了相应的理论解释.     

MC20F20(M=Li,Na,Be和Mg)几何结构和电子性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation, GGA)对MC20F20(M=Li,Na,Be和Mg)的几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构研发现:随着内掺原子序数的增加,金属原子M对C20F20中的C-C键的影响越来越大,而对C-F键的影响甚微.掺杂能计算表明:MC20F20的掺杂能均为负值,需要在一定的实验条件下才能被合成.内掺碱金属和碱土金属分别产生了两类截然不同的能隙和磁性.其中,内掺碱金属的能隙非常小,且带有1μB的净磁矩,表现出磁性;而内掺碱土金属的能隙比C60的能隙还大,净自旋为0,表现出非磁性.     

密度泛函理论计算内掺氢分子富勒烯H2＠C60及其二聚体的几何结构和电子结构

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,简称GGA),对内掺氢分子富勒烯H₂＠C₆₀及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现无论是在H₂＠C₆₀单体,还是在其二聚体中,氢倾向以分子形式存在于碳笼中心处,且在室温下氢分子可以做自由旋转.电子结构分析表明,氢分子掺入到C₆₀和C₁₂₀中,仅对距离费米能级以下-8eV至-5eV能级处有一定的贡献,其他能级的分布和能隙几乎没有变化. 关键词： 几何结构 电子结构 密度泛函     

C60富勒烯-巴比妥酸及其二聚体几何结构和电子结构的密度泛函计算研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似,对C₆₀富勒烯-巴比妥酸及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现：C₆₀富勒烯-巴比妥酸只有一种稳定结构,且掺杂巴比妥酸基团对C₆₀分子构型的影响是局域的.C₆₀富勒烯-巴比妥酸的二聚体有三种同素异构体,分别以［6,5］—［6,5］,［6,6］—［6,5］和［6,6］—［6,6］三种方式键合,从能隙大小顺序和总能相对大小来看,［6,6］—［6,6］结构最为稳定.电子结构方面,在C₆₀富勒烯-巴比妥酸单体中,Donor-Acceptor电荷转移体系为C₆₀富勒烯-巴比妥酸,即电荷是从C₆₀向巴比妥酸转移.由前线轨道和自旋布居数得知,C₆₀富勒烯-巴比妥酸单体很好地保留了C₆₀的电磁性质,但稳定性下降,易发生二次加成反应形成二聚体.对于C₆₀富勒烯-巴比妥酸二聚体,Mulliken电荷分析显示,在加成四元环处的碳原子分别得到0104e和0106e电荷,而与它们邻近的碳原子则失去电子,带有正电荷,且距加成位置越近的碳原子失去的电荷越多.在远离加成位置处,碳原子的净电荷变化相对较小.与单体152eV能隙相比,二聚体中的能隙为1.45eV.其前线轨道分布与单体相比,最高占据轨道几乎未变,但最低未占据轨道发生了很大变化. 关键词： 几何结构 电子结构 密度泛函     

旋转筒内黑索今和铝颗粒混合与分离的计算机模拟

采用分子动力学方法对旋转圆筒内黑索今和铝二元颗粒体系进行模拟.模拟结果表明,混合均匀度与填料方式无关.当圆筒壁无挡板时,圆筒的旋转可以使黑索今和铝颗粒发生相分离现象,当有挡板时,可以增加混合效应.另外,对上述混合与分离现象给予了一定的理论解释.     

富勒烯衍生物C60(CF3)n(n=2,4,6,10)几何结构和电子性质变化规律的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对C60(CF3)n (n=2,4,6,10)几何结构和电子性质的变化规律进行了计算研究.发现在C60(CF3)4可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p-p-p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定;在C60(CF3)6可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p-p-p-m-p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定.对C60(CF3)2,C60(CF3)4,C60(CF3)6和C60(CF3)10四种加成衍生物的几何结构分析可知:随着CF3加成个数的增加,C60中的C-C平均键长逐渐变大,笼子与CF3之间连接键CC60-CCF3逐渐变大.对它们的电子结构分析可知,随着CF3加成数目的增多,反应热几乎是线性增加.而C60(CF3)n(n=2,4,6,10)分子的平均反应热在n=6处为极大值,说明C60(CF3)6应该是最容易得到的加成产物.由Mulliken电荷可知,加成的CF3个数越多,CF3与笼子的相互作用也就越强,每个CF3转移到笼子上电荷数也就越多.C60(CF3)n的自旋聚居数分布表明它们均为闭壳层结构.最后,从CF3对分子的前线轨道贡献可知,四种分子的得电子情况和失电子情况均发生在碳笼本身,并不随着CF3个数的增加而发生明显的改变.     

孤立波在一维复合颗粒链中传播特性的模拟研究

采用分子动力学方法模拟研究了孤立波在重轻颗粒相间排列的一维复合颗粒链中的传播特性.结果发现,在轻重颗粒的质量比较大或较小时,散射作用较弱,颗粒的速度和孤立波的速度衰减较慢.在轻重颗粒的质量比为中等时,散射作用较强,颗粒的速度和孤立波的速度衰减较快.孤立波在通过重-轻颗粒界面时,存在有增速效应,可以提高孤立波的传播速度.并且,轻重颗粒的质量比越小增速效应越强.在散射作用和增速效应的共同作用下,改变轻重颗粒的质量比可以调控孤立波在重-轻颗粒链中的传播时间.