高温高压气体状态方程的中观模型

本文采用中观观点,应用平均势能〈φ〉推出高温高压气体的物态方程,既可避免Haar-Shenker方程中某些含混之处,又可消除Lennard-Jones势能模型中某些决定性与随机性混淆的缺点,同时平均势能〈φ〉直接是温度和密度的函数,在计算上可以免除在不同密度区间选择不同势能的麻烦.     

双原子分子势能函数谐振子模型

从理想双原子分子势能函数的基本性质出发，讨论了线性和非线性谐振子模型。双原子分子体系势能函数作为原子分子体系势能函数研究的基础，具有广泛的理论研究意义。     

势能函数与刚体的平衡和稳定

物体处在保守力场中的某个位置而具有的能量称为势能．势能存在的条件是物体间存在相互作用的保守力，其性质由保守力而定，数值随状态而变．势能属于整个系统．主要探讨了如何应用势能函数和势能曲线以及势能函数的微分来判断刚体是否处于平衡和平衡的稳定性．     

链烷烃分子结构特征与熔点的变化关系

在分析链烷烃的分子结构特征基础上，根据分子热力学中的Lennard-Jones势能函数式，提出了链烷烃的熔点计算模型，以正癸烷和4种主链碳原子数分别为4、5、6、7的支链烷烃为模型化合物进行相关分析，得出模型方程，将其用于30种含碳原子数为2－31的直链烷烃和48种主链碳原子数为4－7的支链烷烃的熔点进行估算，平均绝对误差为4．70℃，平均相对误差为2．59％，其估算精度远优于已有的献报导。     

纳米管内受限流体的微观静力学特性

利用分子动力学模拟方法对纳米圆形管内流体微观静力学特性进行了研究。采用修正的Lennard-Jones势能函数描述流体间及流体与固壁间原子的相互作用,并通过在势能函数中所引入的可调参数α改变流体与壁面间的浸润强度,最后借用密度分布、双体分布函数和轴向速度分布展现受限流体的微观特性。模拟结果表明,壁面对流体约束作用的强弱很大程度上影响着管内流体沿径向不同位置的微观分布,改变着流体在不同径向区域的微观表征相和原子的运动特征。     

单壁碳纳米管吸附甲烷的计算模拟

利用巨正则系综Monte Carlo(GCMC)方法模拟甲烷在单壁碳纳米管中的吸附。采用Lennard-Jones(LJ)势能公式计算流体分子之间的势能,分别使用Lennard-Jones(LJ)势能公式和积分法计算流体分子与碳原子之间的势能。模拟中,首先将流体分子与单壁碳纳米管之间势能的两种计算方法进行比较,结果表明由这两种方法计算的势能差别很小;其次模拟了参数分别为(15,15)、(20,20)、(25,25)和(30,30)的单壁碳纳米管的吸附等温线;然后基于有效储存率(usable capacity ratio,UCR)分析了(15,15)、(20,20)、(25,25)和(30,30)的单壁碳纳米管的吸附能力与压强的关系,并分析了单壁碳纳米管的直径对有效储存率的影响,得到了温度为300 K,一定压强下的最佳吸附性能的单壁碳纳米管参数。     

La2分子结构与基态分子势能函数

用相对论有效原子实势，在密度泛函理论(DFT)和组态相关理论(QCISD)水平上优化计算了La2分子的结构．根据原子分子反应静力学原理，导出La2分子可能的电子状态和离解极限，用DFT中的B3LYP方法计算了基态X1∑g^ 势能曲线，拟合得到Murrell-Sorbie解析势能函数，并首次计算得到基态X1∑g^ 的谐振频率、热力学性质、力学与光谱数据。     

MRCI方法研究BN分子结构和解析势能函数

运用多参考组态相互作用（MRCI）的方法和Dunning相关调和基函数含扩散基的大基组aug—cc—pV5Z,获得了BN分子基态（X^3∏）和三个激发态（^1∑^＋,^1∏,^3∑^-）的势能曲线（PECs）．利用Murrel—Sorbie（MS）函数和最小二乘法拟合得到它们的解析势能函数（APEFs）,拟合误差很小表明所得解析势能函数能够很好地再现BN分子中原子间的相互作用情况,为进一步研究这一体系的动力学性质和构造多体势能函数提供参考．在所得解析势能函数的基础上,通过解核运动的薛定谔方程得到各电子态的光谱常数．     

二维Lennard-Jones系统气/液相转变的Monte Carlo模拟研究

为深入研究微小尺度系统的热力学性质和相转变机制,以粒子间通过Lennard-Jones势能作用的2维系统为模型,通过正则系综Monte Carlo模拟细致地考察了气/液相转变区的平衡态参数。沿等温线的模拟结果显示了在气/液相转变区内系统状态连续变化的特征,与固/液相转变区的状态变化趋势相同。热力学性质和系统微观行为的模拟结果都表明,模拟系统的气/液相转变具有一级相变的特征,与已知的固/液一级相变相对应;从而揭示了固/液相转变和气/液相转变机制的一致性,建立了2维Lennard-Jones系统中完整并自洽的一级相变图景。     

一种新的Lennard-Jones链式流体自扩散系数计算公式

基于Chapman-Enskog流体扩散系数理论,结合一套较新的针对Lennard-Jones链式(LJC)流体的分子动力学模拟数据,提出了一个新的计算LJC流体自扩散系数的半经验公式.新公式引入包含6个拟合参数的两个修正函数,分别对长链分子间排斥势能和吸引势能对分子间摩擦系数的影响进行修正,更加准确地反映出真实流体分子间的相互作用情况.新公式在较广泛的温度、压力范围内对22种LJC流体的自扩散系数进行了预测,预测结果与1081个实验数据点比较的平均绝对偏差为3.41%.     

The neighbor list algorithm for a parallelepiped box in molecular dynamics simulations

In classic molecular dynamics (MD) simulations, the conventional Verlet table, cell linked list and many other techniques have been adopted to increase the computational efficiency. However, these methods are only applicable in cubic systems. In this work, the above techniques along with the metric-tensor method are extended to handle NP ensembles, so that MD simulations can be carried out under the most general loading conditions. In order to do so, a particular spatial Cartesian reference frame is proposed to determine the scaling matrix. Also, a combination method, taking the advantages of the improved Verlet table and cell linked list, is established to identify the neighbor atoms very quickly in a parallelepiped box. An example using Lennard-Jones potential is presented to verify the validity of the proposed algorithm. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10472028) and Excellent Youth Foundation of Heilongjiang Province     

Density Functional Theory for the Response of Periodic Systems to Electric Fields Based on the Vector Potential Approach

Switchable molecular electronic devices,which are triggered by electrostatics interactions or UV light,have potential applications in data storage,drug delivery,cell culture,biosensor and tissue engineering.By using quantum chemical calculations and molecular dynamics(MD)simulations,we investigated the conformational change and switching process for several kinds of electro-controllable surface-supported molecular switches.The polarizable     

受限Lennard-Jones流体自扩散系数的分子动力学模拟

基于平衡态分子动力学(EMD)方法,建立了受限空间中的Lennard-Jones(LJ)流体自扩散模型.采用径向分布函数对LJ流体微观结构进行了表征,模拟了LJ流体在纳米尺度受限空间中的自扩散系数,并将其与相应的自由空间内LJ流体自扩散系数进行了比较,同时从分子水平分析了温度、密度和受限尺度对自扩散系数的影响.研究结果...     

Gas-liquid phase coexistence and finite-size effects in a two-dimensional Lennard-Jones system

The gas-liquid phase coexistence in a two-dimensional Lennard-Jones system is investigated using Maxwell construction method together with molecular dynamics simulations.The results of phase coexistence in different truncations of the potential are compared with data obtained from the literature,and the corresponding critical properties calculated.The crossover from Ising-like to mean field behavior is observed and confirmed as the temperature approaches the critical point from below.Performing simulations on systems with different sizes,we find that a finite size effect is more significant than those shown in most of the previous results,and a lower critical temperature is obtained when the full extent of this finite size effect is considered.     

压-电场耦合下纳米尺度水输运的MD模拟

运用分子动力学方法构建了纳米尺度的输运模型,针对纳米通道内水分子的流动与传热特性,分析了通道内压-电场耦合下水的速度分布、密度分布、自扩散系数和黏度等流动特性,同时也讨论了温度对通道内热导率的影响.模拟结果表明,速度轮廓从单纯电场驱动的电渗流型开始转变,由于压力的影响,速度分布呈抛物线型,速度随温度的升高而增大；温度的...     

Experimental and molecular dynamics study of gas flow characteristics in nanopores

Gas flow characteristics in nanopores were investigated experimentally and numerically using molecular dynamics (MD) simulations with an emphasis on the friction factor and gas viscosity. The results show that the viscosity and the friction factor in nanopores are much lower than those in macroscale channels. The actual viscosities obtained from the MD studies showed that the gas viscosity in nanopores is less than the macroscale viscosity because collisions between gas molecules are less frequent in high Knudsen number flows and there are more collisions with the wall. The MD simulations show that the velocity profile is composed of two parts, with a much steeper velocity gradient near the wall.     

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。     

超临界CO_2中正烷烃溶解行为的多尺度计算机模拟

利用分子动力学和耗散粒子动力学相结合的多尺度计算机模拟方法研究正烷烃在超临界CO2中的溶解行为.先在微观尺度利用分子动力学模拟方法计算得到超临界CO2和正烷烃的密度及溶度等物性参数,再构造耗散粒子粗粒化模型,利用耗散粒子动力学模拟C39在超临界CO2中的溶解行为,通过直观图像及序参量对其溶解行为进行表征,并计算C39在超临界CO2中的最小混相压.     

单晶铜中纳米空洞的特性研究

利用分子动力学方法研究了单晶铜中球形空洞在冲击波下的演化过程.模拟结果表明在冲击波作用下,空洞周围原子发生滑移,已滑移和未滑移的边界形成位错环.不同位错环处的生长速度不同.     

纳米尺度孔隙内气体导热系数的分子动力学模拟

应用Lennard-Jone作用势,在300K和0.1MPa条件下,对边长20nm的立方体孔隙内氮气的导热系数进行了平衡分子动力学模拟. 结果得出分子分速度和速率的分布与统计力学得到的Maxwell速度和速率分布曲线基本一致,并且分子的平均自由程受到孔隙壁的严格限制. 通过Green-Kubo关系式计算得出了孔隙内氮气的导热系数,并与文献中的结果进行了比较,模拟结果接近于实验值,仅为同样条件下自由空间氮气的导热系数的1/3左右.