高温高压下CL-20的晶格参数和力学性能理论模拟

利用分子动力学结合COMPASS力场方法研究高能含能材料六硝基六氮杂异伍兹烷. 模拟室温下ε晶相CL-20在0~10 GPa压强区间, α晶相、β晶相和晶相CL-20在0~20 GPa压强区间的晶格参数和弹性常数. 同时还模拟了室压下CL-20在100~500 K温度区间的晶格参数和弹性常数. 对于自然状态下最稳定的ε晶相CL-20,我们模拟得到的晶格常数、晶胞体积-压强关系和弹性常数理论结果和实验数据非常吻合. 所以对其它晶相CL-20模拟结果的准确性提供了佐证. 理论预测CL-20在不同温度和压强下的晶格常数和力学性能对于工程应用具有积极的指导意义.     

水溶液中石墨烯剥离的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟方法研究柔性石墨烯在水溶液中剥离的热力学机制。为了表征石墨烯与水溶剂之间的相互作用,研究了石墨烯周围水溶剂的结构性质;通过施加外力的方法剥离石墨模型中最外层的石墨烯,计算剥离过程中体系自由能的变化,并对剥离过程中微观结构变化以及石墨烯周围水溶剂结构性质进行分析。结果表明:石墨烯与水之间的相互作用较小;剥离石墨烯需要克服一定的能垒;石墨烯之间的相互作用决定了自由能能垒的大小,溶剂诱导的贡献对剥离起到促进作用;受限区域内的水溶剂分子对剥离起到重要的作用。     

聚合物阻垢机理的分子动力学模拟研究

为了研究聚羧酸类阻垢剂分子的阻垢性能,采用分子动力学方法模拟了方解石（110）晶面加入聚丙基-丙烯酸甲酯（PPA）分子后晶面与CO3^2-和Ca^2＋的相互作用。计算结果表明,加入PPA后方解石晶面对游离态CO3^2-和Ca^2＋离子结合能明显小于加入PPA前,说明PPA分子阻止了CO3^2-和Ca^2＋在方解石晶面的吸附。同时,对两种体系下CO3^2-离子的动力学行为的分析结果也证明了PPA的阻垢能力。相互作用后PPA分子发生了一定的形变,并且其中部链基变化比两端大,说明中部链基的阻垢能力比较强。     

冲击波下金属铜的分子动力学模拟

对4000个铜原子组成的面心立方晶体进行了近似冲击波的模拟,发现对完整晶体在一定的范围内,冲击波的强弱、外界的温度对晶体结构的影响都不大;加入少许的点缺陷后,晶体内部的应力和能量相对完整晶体变化并不显著,从而说明在考虑系统的状态方程时将带有少量点缺陷的晶体近似为理想晶体的做法是可行的．     

纳米铝团簇初始氧化过程分子动力学模拟

为了研究铝团簇在不同氧化剂中氧化特性及机理,采用ReaxFF反应力场分别对Al-O₂和Al-H₂O系统的初始氧化过程进行了模拟. 在Al-O₂系统中,环境温度决定初始氧化过程铝团簇周围是否出现单独Al原子,且存在一个温度阈值,当低于温度阈值时不会出现单独Al原子. 在Al-H₂O系统中,研究了初始水分子数和温度对初始氧化过程的影响. 研究结果表明,水分子对铝团簇表面吸附的水分子离解过程具有促进作用. 分析了直径为2 nm铝团簇与水发生反应的机理,并与Al_n（n=3～20）团簇与水分子反应机理进行了比较,发现纳米铝团簇与水分子反应机理在不同初始水分子数和温度下存在明显差异.      

含能增塑剂和NPBA对粘合剂-HMX相互作用影响的分子动力学模拟

为研究含能增塑剂和中性高分子键合剂（NPBA）对粘合剂-HMX（奥克托今）相互作用的影响,运用分子模拟软件Materials Studio进行了分子动力学模拟计算.根据文献中所举的应用实例,搭建了相应的粘合剂-含能增塑剂-NPBA-HMX微观模型,计算了各个组分之间的结合能E和径向分布函数（RDF）.计算得到的结合能表明,含能增塑剂将削弱粘合剂与HMX之间的相互作用,而NPBA可以增强这种相互作用,其效果优于NC.     

高压下铝的弹性系数的分子动力学模拟

采用Y．Mishin的EAM势和分子动力学方法,对零温下-15．-20GPa范围内铝的弹性系数进行了研究,得到了弹性系数随压强的变化关系．利用Murnagahan等温状态方程对压强和体积关系进行了拟合,得到铝的零压体模量为73．5GPa．该结果与相关文献资料报导的值在误差范围内符合得很好．通过和实验值的比较,说明该相互作用势的适用范围可以到15GPa．     

过氧化氢的分解反应

本文综述过氧化氢分解反应的热力学性质、动力学性质、分解反应机理以及影响分解反应的因素等方面的研究现状。     

分子动力学模拟高压下铁的相变

采用分子动力学(MD)方法,结合原子间多体势函数,模拟了bcc铁(α-Fe)在高压下向hcp铁(ε-Fe)转变的过程,并与实验数据进行了比较.系统的压强通过计算维里压强获得,并通过Berendsen方法进行调整和改变.还采用相同的原子间势模拟bcc和hcp两种不同结构的铁,对高压下铁相变的机制和相变压强进行直接的计算和模拟,以对采用的原子间势进行更严格的检验和修正.模拟计算得到超高压下(＞15 GPa)两种结构的P-V曲线图以及hcp铁的c/a值等相关结果,都与实验结果有较好的符合.而在较低压下(0～15 GPa)P-V关系中常用的铁的原子间势对bcc铁仍有很好的模拟效果,而对hcp铁则效果不是很理想.因此,铁的原子间势还有待进一步改进.     

盐水液滴在砂岩表面润湿性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究NaCl对水滴在砂岩表面的微观润湿行为的影响。结果表明:NaCl能降低水对砂岩表面的润湿程度,强亲水的砂岩表面随NaCl质量分数的增大向弱亲水转化;水的润湿角随NaCl质量分数的增加而增大,在NaCl质量分数大于19.6%时则几乎不发生变化;粒子间的结合能垒远大于解离能垒,引起水分子聚集在Na+、Cl-周围而增强了盐水液滴的聚集能力,导致润湿角的增大;砂岩表面对水的相互作用能随着NaCl质量分数的增加而减少,但在质量分数大于19.6%时吸附能的变化不大,与润湿角的变化趋势一致。     

α-石英在高温高压下的结构转变研究

以经高能机械球磨的α-SiO2粉体作为初始原料,考察了高压高温下柯石英的合成。使用XRD和Raman等表征手段对合成样品进行了结构表征,结果显示在2．5GPa的低压下就能够合成出少量小尺度柯石英。     

高渗透水泥浆高温高压流变性研究

随着油气开采难度的增大,对固井质量和固井水泥浆添加剂的要求越来越高,需要研制开发出新型高渗透水泥浆体系。借助美国产Fann50流变仪,研究了温度和压力对高渗透水泥浆流变性的影响,并与常规水泥浆进行了对比。分析结果表明,一定压力下,高渗透水泥浆的动切力、表观粘度随温度的升高而逐渐降低,流性指数减小;一定温度下,压力对高渗透水泥浆体系流变参数的影响不如温度明显。高渗透水泥浆比常规水泥浆体系具有更好的热稳定性。运用宾汉、幂律、卡森、赫切尔巴尔克莱(H B)、带剪切稀释系数等5种模式对实验数据进行了拟合分析,结果表明,H B模式是描述高渗透水泥浆高温高压流变性的最佳模式。     

高温高压煤复电阻率各向异性实验研究

电阻率各向异性是影响煤储层电法勘探的重要因素,针对煤样复电阻率各向异性的参数评价,对焦作地区煤矿储层沿平行和垂直层理方向分别钻取了煤样,并在高温高压条件下测量得到了相应的复电阻率频谱。为了定量分析温度、压力对煤样复电阻率各向异性的影响,建立了煤样不同方向频散参数(界面极化频率、模值频散度、弛豫时间)与温度压力的对应关系,电阻率各向异性系数与温度、压力的对应关系。结果表明：平行层理方向频散参数均与温度、压力呈现良好的线性关系,垂直层理方向频散参数的线性关系不如平行层理方向好;任意方向煤样频散与温度、压力的响应关系都可以用弛豫时间来定量评价;随温度升高各向异性系数增大,随压力增大各向异性系数变化不明显。研究结果可为更精确地定量评价温度、压力对煤储层电各向异性的影响提供实验基础和理论参考。     

高压下金属Mo熔化性质与其熔化结构的理论研究

本文采用分子动力学结合镶嵌原子势方法研究了高温高压下金属Mo的熔化性质.详细分析了Mo的熔化曲线并给出了熔化曲线T-P(温度-压强)方程,计算得到了Mo的等温压缩曲线和等压曲线.理论上获得Mo在常压下的平衡点温度为2695K,与其他实验和理论数据都符合的很好.同时我们还通过径向分布函数和HA指数研究了Mo在熔化过程中的结构变化情况.     

Experimental study to confirm the existence of hydrocarbon under high pressure and temperature of deep lithosphere

Previous studies indicated that the existence of over- pressure in sedimentary basins not only affects the as- sessment of oil and gas resources, but also closely re- lates to the accumulation and preservation of petroleumin deep reservoirs[1,2]. It is well known that there are more than 180 overpressure basins in the world. Be- cause fluid pressure is transient in sedimentary basin over geologic time, the effect of increasing pressure on organic matter metamorphism is difficult to determine, …     

QHD32-6油田N2泡沫驱高温高压可视化实验研究

利用高温高压可视化填砂管,研究了静态和动态条件下N2泡沫驱油过程中原油与泡沫的流动规律及其驱油机理,并对QHD32-6油田N2泡沫驱泡沫体系进行优化.实验结果表明：压力的增大有利于更多N2溶入原油中,使原油黏度下降,有利于原油的采出;随温度升高,N2泡沫在填砂管模型中的封堵作用逐渐减弱.在90℃下,N2泡沫体系仍具有较高的阻力因数,说明该体系具有良好的耐高温性能.随注入速度的增加,泡沫产生的阻力因子增大;但压力过大容易形成气窜影响采收率,因此,应将注入速度控制在1～2 mL/min.     

高温高压致密气藏岩石扩散系数测定及影响因素

根据气体在浓度梯度下通过岩样自由扩散的原理,利用建立的高温高压致密气藏岩石扩散系数测定方法,对四川盆地须家河组、鄂尔多斯盆地上古生界致密气藏岩石样品开展试验分析,并探讨物性、温度、注气平衡压力、围压、饱和介质等因素对致密气藏岩石扩散系数的影响。研究表明:物性是致密气藏岩石扩散能力的基础,对其具有重要控制作用,二者呈正幂函数相关关系;温度对致密气藏岩石扩散系数具有促进作用,二者呈指数相关关系;孔隙流体压力、上覆地层压力对致密气藏岩石扩散能力均具有抑制作用,呈负幂函数相关关系,且上覆地层压力的影响与岩性密切相关(泥岩大于砂岩);饱和介质条件致密气藏岩石干样、湿样扩散系数总体相差2~3个数量级。     

Experimental study on electrical conductivity of dunite at high temperature and pressure

The electrical conductivities of the dunite from the Qinghai-Xizang (Tibetan) Plateau were measured with the impedance spectra method at 1.0-4.0 GPa and 643-1093 K. The experimental results indicated that activation enthalpies of the dunite are smaller than 0.9 eV, the conduction mechanism in dunite may be attributed to the mixed electrical conduction involving grain interiors and boundaries. On the basis of the results of this experiment, we can deduce that there exists cold mantle in the area of Gaize-Lugu in the Qinghai-Xizang (Tibetan) Plateau by reverse methods from the magnetotelluric sounding data (conductivity-depths profile) available for western Tibet. The result provides the present cold mantle viewpoint with strong proof on the basis of high temperature and pressure experiments.     

Electrical conductivity measurement of serpentine at high temperature and pressure

The electrical conductivity of serpentine is measured at 1.0-3. 0 GPa and 300-870℃. The effect of frequencies on electrical conductivity measurement is analyzed. The conduction mechanisms of serpentine before and after dehydration are discussed. Our experimental results show that the electrical conductivity of serpentine increases significantly after dehydration of serpentine, through which highly conductive layers (HCL) can be formed in the Earth's interior.     

Experimental measurement of the electrical conductivity of single crystal olivine at high temperature and high pressure under different oxygen fugacities

At 1.0?4.0 GPa and 1123?1473 K and under oxygen fugacity-controlled conditions (Ni+NiO, Fe+Fe₃O₄, Fe+FeO and Mo+MoO₂ buffers), a YJ-3000t Model six-anvil solid high-pressure apparatus and a Sarltron-1260 Impedance/Gain-Phase analyzer were employed to conduct an in situ measurement of the electrical conductivity of single crystal olivine. Experimental results showed that: (1) within the range of experimentally selected frequencies (10³?10⁶ Hz), the electrical conductivity of the sample is of great dependence on the frequency; (2) with the rise of temperature (T), the electrical conductivity (σ) will increase, and the Arrenhius linear relationship is established between lgσ and 1/T; (3) under the control of oxygen buffer Fe+Fe₃O₄, with the rise of pressure, the electrical conductivity tends to decrease whereas the activation enthalpy and independent-of-temperature preexponential factor tend to increase, with the activation energy and activation volume of the sample estimated at (1.25±0.08) eV and (0.105±0.025) cm³/mol, respectively; (4) under given pressure and temperature conditions, the electrical conductivity tends to increase whereas the activation energy tends to decrease with increasing oxygen fugacity; and (5) the mechanism of electrical conduction of small polarons can provide insight into the behavior of electrical conduction of olivine under high pressure and high temperature.