甲醇/水混合物的分子动力学模拟

用分子动力学模拟研究甲醇／水混合物的结构性质和动力学性质．模拟中甲醇分子采用点点刚性模型,水分子采用TIP4P模型,计算了不同浓度甲醇／水混合物甲醇分子的O-O和H-H径向分布函数,配住数以及自扩散系数．从径向分布函数,配位数和自扩散系数发现,甲醇分子间的结构随着甲醇浓度的增加而加强．     

水-超临界二氧化碳界面的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟方法研究20 MPa, 318.15 K条件下水超临界二氧化碳界面的微观结构及其自扩散性质,模拟采用TIP3P (transferable intermolecular potentials 3P)水分子模型和EPM2 (elementary physical model 2)二氧化碳分子势能模型.研究结果表明:水相和二氧化碳相形成明显的界面,界面层的分子有特定的取向;自扩散表现出明显的各向异性特点,并且在界面层二氧化碳与水的扩散趋于一致.     

二氧化碳水二元混合流体的分子动力学模拟研究

对二氧化碳、水的二元混合流体进行分子动力学模拟,研究了温度、压强、浓度条件变化对二氧化碳水二元混合流体性质的影响．所得计算结果与实验值符合得非常好．分析结果得出,混合物中水的自扩散系数与二氧化碳的自扩散系数随压强增大而减小,混合物中水的径向分布函数受温度、压强的影响较二氧化碳显著,水中的H与二氧化碳中的O形成的氢键作用力随温度增加而增强,随水的浓度增加而减弱．     

超临界水密度和自扩散系数预测的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了温度范围为673.15～873.15 K,压力范围为22.1～131.3 MPa条件下不同状态点水的密度和自扩散系数,并与实验结果进行对比.模拟体系为256个水分子,模拟系综为等温等压系综.模拟结果表明:密度和自扩散系数的模拟预测值与实验值基本一致;密度的模拟预测值大多低于实验值,最大相对误差小于-20 %;自扩散系数的模拟预测值大多高于实验值,但最大相对误差小于±20 %.在缺乏实验数据时,利用单点电荷 (SPC)势能模型,可采用分子动力学方法预测超临界水的密度和自扩散系数.     

分子动力学模拟研究纳米孔道中受限水的自扩散

利用分子动力学模拟技术考察受限于3种不同材料的纳米孔道(单壁碳管、硼氮管、铁原子孔道)中水分子的静态结构与扩散动力学,计算孔道中水分子沿轴向的自扩散系数Dz,讨论孔道截面尺寸、形状以及组成材料的变化对水分子扩散动力学的影响.结果表明,水分子的轴向自扩散系数随孔道半径的增大而减小,光滑的孔道壁有利于水分子的运输.在3种孔道限制体中,水分子在单壁碳纳米管内的自扩散系数最大.     

基于蒙特卡罗方法的水扩散系数及其与温度的关系

使用蒙特卡罗方法,在计算机上模拟了水分子在水中的自扩散过程,进而估算了水的自扩散系数.通过对1标准大气压、不同温度条件下水的自扩散系数进行计算,并与相同条件下的实验值以及其他文献中的计算值进行对比,发现数值较为接近,说明模拟方法较为成功.同时,研究了模拟的自扩散系数与温度的关系,发现自扩散系数随温度升高而快速增加,与温度的倒数间成负指数关系,这与实验和理论结果符合得很好.     

外磁场作用下乙醇团簇的分子动力学模拟

采用NVT正则系综对乙醇分子团簇进行了分子动力学模拟．模拟结果表明,外加磁场和温度对乙醇分子簇的影响比较大．同一磁场下,乙醇分子簇的自扩散系数随温度的升高而逐渐增大;同一温度下,随着外加磁场的不断增强体系的自扩散系数逐渐减小．值得注意的是：当磁场增加到0．5T时,298K温度下的自扩散系数变化最为明显．同时,在273K和298K时随着外加磁场的增大乙醇分子簇的径向分布函数的峰值逐渐增大;而在323K时径向分布函数基本重合．     

温度和外加电场对水分子团簇影响的分子动力学模拟

应用分子动力学（MD）模拟方法研究了温度从273～373K，电场强度从0-2×10^10V／m时水分子团簇的热力学性质、微观结构和动力学性质．研究发现，内能与温度成正比与电场强度成反比，通过分析径向分布函数，我们得知，温度升高使水的氢键作用减小，外加电场增加使氢键作用增强，使水的有序程度加强．水的自扩散系数随温度升高而增大，随电场强度的增加而减小，且在低温时，有电场时水的自扩散系数是无电场时的十分之一．     

L-J流体扩散系数的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟的方法,计算了模型流体氩及氩／氪溶液的自扩散系数和互扩散系数．计算结果表明,对不同状态下氩的自扩散系数的计算与实验结果符合较好,误差在10％左右;采用Green-Kubo法和Einstein法计算的扩散系数相等．氩／氪溶液的理想性较好,由径向分布函数计算得到热力学因子Q的数值为1．03。     

基于扩散势能和自由体积的扩散系数模型

为探讨流体扩散机理进而研究流体传递性质，在同时考虑自由体积和活化能的基础上，提出一种计算自扩散系数模型，并给出新模型中各个因子的物理含义．还提出一种计算扩散势能的新方法，并应用于新模型．同时将衍生Vander Waals状态方程应用于求解自由体积，式中所需径向分布函数由Morsali—Goharshadi方程得到．结果表明在相同条件下，新模型比原自由体积模型更准确．因此在计算自扩散系数时，需要同时考虑自由体积和活化能．     

乙醇-水溶液中十六烷基三甲基溴化铵的自组装特性

为了研究乙醇-水混合溶液中表面活性剂的自组装特性对多孔无机材料模板法合成的作用,采用稳态荧光法测定了乙醇-水混合溶剂的组成变化对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)临界胶束浓度的影响．结果表明,随着乙醇含量的增加,临界胶束浓度值增大;CTAB在水中的临界胶束浓度值为0．000 9 mol／L,而在乙醇中为0．24 mol／L．进而利用耗散颗粒动力学模拟研究了CTAB在水及乙醇-水混合溶剂中聚集形态的转变过程,并利用分子动力学方法计算了CTAB尾基与溶剂分子间的相互作用能,结果表明,CTAB的疏水尾基与乙醇分子之间的相互作用强,因而CTAB在乙醇中不易形成胶束,这与测定的实验数据的规律性一致．     

基于浓度平台期的无回流储罐循环全回流操作

循环全回流操作中全回流-全采出操作是基础操作.提出了该过程中存在的浓度平台期现象,并对该现象进行了实验和模拟研究.基于本课题组提出的动态模型进行了模拟,模拟结果表明塔板数和相对挥发度对平台期的长度有明显影响.平台期的验证实验物系为甲醇/乙醇混合物和乙醇/正丙醇混合物.实验结果与模拟结果共同证明了平台期现象的存在.在平台期的基础上,提出了一种新的操作方式：无塔顶回流储罐循环全回流操作.将新方式与恒回流比方式比较,结果表明新方式具有省时高效的优点.     

不同水模型的甲醇水混合溶液的扩散性质

本文对不同水模型的甲醇水混合溶液的扩散性质做了研究,模拟所得结果与文献值很接近。甲醇的扩散系数随甲醇质量浓度增加而增大,TIP3P、TIP4P,TIP5P水的扩散系数随甲肆浓度增加而减小,采用TIP4P和TIP5P水模型所得结果与实验值更为接近,TIP3P水模型扩散系数较实验值精有偏低。     

温拌SMA沥青混合料路用性能研究

由于热拌SMA沥青混合料沥青胶结料含量高,粘度大,施工温度高,压实困难等,而温拌沥青混合料能降低施工温度。防止生产过程中沥青老化,并具有较好的施工和易性,故研究温拌SMA沥青混合料的性能成为必要。通过室内试验的研究,从沥青混合料的压实性能、高温性能、低温性能、疲劳性能、水稳定性能及剪切性能等方面对热拌和温拌SMA沥青混合料进行路用性能对比分析．结果表明在降低施工温度、节能环保的情况下,热拌和温拌SMA沥青混合料的路用性能基本相当,说明温拌SMA沥青混合料具有较好的推广价值。     

质子交换膜燃料电池三维气液两相流数值模拟

质子交换膜燃料电池液态水的生成和传输过程研究,是进行电池水管理的关键。该文基于多相混合流理论,建立了质子交换膜燃料电池三维气液两相流动与传热的数学模型。该模型不仅能模拟燃料电池内部反应气的流动、扩散和化学反应过程,还能模拟液态水的传输和相变过程。应用该模型模拟了电池内液态水的分布及其对燃料电池性能的影响,结果表明液态水主要分布在阴极侧,在大电流密度下,液态水阻碍了氧的扩散过程,导致电池性能下降。模拟结果与实验结果吻合较好。     

基于力学性能和各向异性的排水性沥青磨耗层优化

为了研究排水性沥青混合料的各向异性和力学性能,对排水性沥青磨耗层进行优化,自行改装设计了车辙板渗水系数测试仪.该装置能够模拟实际雨水在路面中渗流的过程.研究对10种级配的沥青混合料进行了力学性能试验以及利用自行制作的渗水试验仪进行了渗水特性试验研究.研究结果表明,排水性沥青磨耗层的力学性能与排水性能呈负相关关系;对于同一最大公称粒径的不同级配沥青混合料,随着空隙率的增大,力学性能逐渐减小而排水性能增强;增大集料公称最大粒径,其力学性能和排水性能均有所增强.各向渗水差异性主要发生在横向渗水过程中,竖向渗水差异不大;增大排水性沥青混合料的空隙率和公称最大粒径可减小其各向异性.研究得出的最佳空隙率为18％～21％,坡度设置为1.2％～1.5％,可增强其排水性能.研究成果对排水功能性沥青路面的应用具有一定的理论与实用价值.     

沥青混合料高温稳定性影响因素试验分析

设计了不同级配类型的沥青混合料,通过车辙试验和单轴静载蠕变试验,研究了交通荷载、环境温度、材料类型和水作用（高温浸水和冻融循环）对沥青混合料高温稳定性能的影响.试验结果表明,荷载和环境温度对沥青混合料的高温稳定性具有明显的影响.由于沥青混合料的粘性,随着荷载的增加和温度的升高,沥青混合料的动稳定度呈幂指数关系减小.中间级配（玄AC13-2、石AC20-5）的沥青混合料高温稳定性较好;细级配的沥青混合料高温稳定性最差;大粒径沥青混合料高温稳定性能优于小粒径沥青混合料.水的作用严重削弱了沥青混合料高温稳定性能,而冻融循环的影响要远远大于高温浸水.并且Burgers模型可用于表征沥青混合料水损害前后蠕变性能,且其粘弹性参数均受到水作用的不同程度影响,水作用对沥青混合料抗高温变形能力极为不利.     

没食子酸在乙醇+水中溶解度的测定和关联

使用带激光检测系统的实验设备,动态法测定了没食子酸在一系列乙醇+水混合溶剂中,温度范围为283~323K间的溶解度。分别采用Apelblat方程和Jouyban-Acree模型对实验数据进行了关联,关联结果的平均相对误差分别为0.63%和10.84%,Apelblat方程相比Jouyban-Acree模型能够更好的关联实验数据。没食子酸在不同配比的乙醇+水混合溶剂中溶解度均随温度升高而增大,随乙醇质量分数升高而增大,在乙醇质量分数为0.900的混合溶剂中有最大的溶解度。     

基于图像技术的沥青混合料细观结构研究进展

设计沥青混合料多依据沥青混合料的宏观品质,而沥青混合料的细观结构对宏观性能有着重要影响,基于图像技术的细观研究可深入地解释沥青混合料的路用表现。介绍了数字图像处理技术的定义及利用X-ray CT无损技术获取沥青混合料内部结构的方法,并综述了利用数字图像技术分析沥青混合料内部结构特性,包括集料形状、分布、接触性能及空隙等方面的研究,表明了图像技术研究沥青混合料的可行性。同时,还简要介绍了基于图像处理的沥青混合料细观结构的数值模拟方法,主要讨论了离散元方法和有限元方法的特点。最后提出了目前研究中的几点不足,并展望了沥青混合料细观结构未来的研究方向,为今后沥青混合料的研究提供参考。