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Molecular dynamics simulation of thermodynamical properties of copper clusters
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作者 毋志民 王新强 杨嫒嫒 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第2期405-410,共6页
The melting and freezing processes of CUN (N =180, 256, 360, 408, 500, 628 and 736) nanoclnsters are simulated by using micro-canonical molecular dynamics simulation technique, The potential energies and the heat ca... The melting and freezing processes of CUN (N =180, 256, 360, 408, 500, 628 and 736) nanoclnsters are simulated by using micro-canonical molecular dynamics simulation technique, The potential energies and the heat capacities as a function of temperature are obtained. The results reveal that the melting and freezing points increase almost linearly with the atom number in the cluster increasing. All copper nanoclusters have negative heat capacity around the melting and freezing points, and hysteresis effect in the melting/freezing transition is derived in CUN nanoclusters for the first time. 展开更多
关键词 copper cluster thermodynamical properties molecular dynamics
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Phonon Dispersion and Thermodynamics Properties of CaF_2 via Shell Model Molecular Dynamics Simulations
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作者 CHENG Yan HU Cui-E +2 位作者 ZENG Zhao-Yi GONG Min GOU Qing-Quan 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2009年第5期904-908,共5页
The phonon and thermodynamics properties of face-centered cubic CaF2 at high pressure and high temperature are investigated by using the shell model interatomic pair potential within General Utility Lattice Program (... The phonon and thermodynamics properties of face-centered cubic CaF2 at high pressure and high temperature are investigated by using the shell model interatomic pair potential within General Utility Lattice Program (GULP). The phonon dispersion curves and the corresponding density of state (PDOS) in this work are consistent with the experimental data and other theoretical results. The transverse optical (TO) and longitudinal optical (LO) mode splitting as well as heat capacity at constant volume Cv and entropy S versus pressure and temperature are also obtained. 展开更多
关键词 shell model molecular dynamics phonon dispersion thermodynamic property CAF2
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Thermodynamic Characteristics of Dusty Plasma Studied by Using Molecular Dynamics Simulation 被引量:2
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作者 Aamir SHAHZAD 何茂刚 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第9期771-777,共7页
Thermodynamic properties of a Debye-Yukawa system of particles are explored by using molecular dynamics simulation in the canonical ensemble. The excess free energy f of the Debye-Yukawa system is calculated by using ... Thermodynamic properties of a Debye-Yukawa system of particles are explored by using molecular dynamics simulation in the canonical ensemble. The excess free energy f of the Debye-Yukawa system is calculated by using two different approaches for the liquid phase, and the energy is obtained in a coupling parameter range of 0 ≤ F ≤100 and a wide range of the screening parameter κ. Simulation measurements for excess internal energy and pressure of the system over dimensionless parameters (κ, F) are also presented and compared with previous theoretical and simulated results. A F-expansion-fitting approach for the liquid phase is introduced with the expansion coefficients, which are functions of the screening parameter κ. The fitting coefficients are obtained by directly comparing them with the simulation measurements with a relative deviation of 1% or less. It is shown that the computational results provide a relatively simple method to calculate the excess internal energy and free energy in certain cases, which depend strongly on Г. 展开更多
关键词 Debye-Yukawa system thermodynamic properties molecular dynamics free energy
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Molecular dynamics simulations of mechanical properties of epoxy-amine:Cross-linker type and degree of conversion effects
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作者 Yongqin Zhang Hua Yang +2 位作者 Yaguang Sun Xiangrui Zheng Yafang Guo 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期396-402,共7页
Molecular dynamics(MD)simulations are conducted to study the thermo-mechanical properties of a family of thermosetting epoxy-amines.The crosslinked epoxy resin EPON862 with a series of cross-linkers is built and simul... Molecular dynamics(MD)simulations are conducted to study the thermo-mechanical properties of a family of thermosetting epoxy-amines.The crosslinked epoxy resin EPON862 with a series of cross-linkers is built and simulated under the polymer consistent force field(PCFF).Three types of curing agents(rigidity1,3-phenylenediamine(1,3-P),4,4-diaminodiphenylmethane(DDM),and phenol-formaldehyde-ethylenediamine(PFE))with different numbers of active sites are selected in the simulations.We focus on the effects of the cross-linkers on thermo-mechanical properties such as density,glass transition temperature(T_(g)),elastic constants,and strength.Our simulations show a significant increase in the Tg,Young’s modulus and yield stress with the increase in the degree of conversion.The simulation results reveal that the mechanical properties of thermosetting polymers are strongly dependent on the molecular structures of the cross-linker and network topological properties,such as end-to-end distance,crosslinking density and degree of conversion. 展开更多
关键词 POLYMER molecular dynamic simulation mechanical properties THERMOdynamics
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铀、锆以及铀锆合金精确原子间势的深度学习
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作者 尹晚秋 薄涛 +3 位作者 赵玉宝 张蕾 柴之芳 石伟群 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期450-461,I0002,共13页
铀锆合金作为一体化快堆的重要核燃料,使用先进的计算方法研究其高温下的基础物理性质意义重大。使用深度势能分子动力学方法分别计算了体心立方铀、锆和铀锆合金材料的基础物理性质,该方法兼具第一性原理的高精度和经典分子动力学的高... 铀锆合金作为一体化快堆的重要核燃料,使用先进的计算方法研究其高温下的基础物理性质意义重大。使用深度势能分子动力学方法分别计算了体心立方铀、锆和铀锆合金材料的基础物理性质,该方法兼具第一性原理的高精度和经典分子动力学的高效率。首先,通过使用深度神经网络机器学习训练了体心立方锆(Zr-BCC)、体心立方铀(U-BCC)和体心立方铀锆合金(U-Zr(BCC))的深度势能(DP)模型,其预测的平衡状态方程、晶格常数、弹性性质和声子谱能够达到第一性原理的精度。接着,使用DP模型预测了Zr-BCC、UBCC和U-Zr(BCC)的恒压热容和密度随温度的变化,并且结果能够很好地与实验值吻合。该研究结果表明机器学习方法为成功探索更复杂的核燃料性质提供了重要的路径。 展开更多
关键词 铀锆合金 机器学习 第一性原理 分子动力学 热力学性质
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扭转载荷作用下铜纳米线的力学性能研究
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作者 王锡芝 王永棋 +1 位作者 赵孟姣 姜文全 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2024年第4期67-74,共8页
通过分子动力学,模拟研究了铜纳米线在不同晶向(Ⅰ:x[1 0 0] y[0 1 0] z[0 0 1],Ⅱ:x[1 0 1/8] y[0 1/8 0] z[-1/8 0 1],Ⅲ:x[1 0 1/4] y[0 1/4 0] z[-1/4 0 1])、不同晶体内外直径比(α_1=1/6,α_2=1/2,α_3=5/6)、不同孪晶界面个数(0,... 通过分子动力学,模拟研究了铜纳米线在不同晶向(Ⅰ:x[1 0 0] y[0 1 0] z[0 0 1],Ⅱ:x[1 0 1/8] y[0 1/8 0] z[-1/8 0 1],Ⅲ:x[1 0 1/4] y[0 1/4 0] z[-1/4 0 1])、不同晶体内外直径比(α_1=1/6,α_2=1/2,α_3=5/6)、不同孪晶界面个数(0,2,4)下的扭转变形行为,以及铜纳米线在扭转过程中的剪切应力与扭转角之间的关系。结果表明,改变晶向类型,有助于提高铜纳米线的扭转力学性能;减小晶体内外直径比,可以改善铜纳米线的扭转力学性能;减少孪晶界面个数,对铜纳米线的扭转力学性可起加强作用;铜纳米线的扭转过程分为弹性、塑性和变形破坏三个阶段。研究结果可为高强度铜纳米材料扭转的研究提供依据。 展开更多
关键词 铜纳米线 扭转 晶向 分子动力学 力学性能
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分子动力学模拟研究水/乙醇二元体系的热力学性质
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作者 周琳 徐建强 朱光来 《安徽师范大学学报(自然科学版)》 2024年第4期314-319,共6页
采用分子动力学模拟方法研究了常温常压下水/乙醇体系的热力学性质,得到了不同浓度下二元体系的密度、自扩散系数、超额摩尔体积和径向分布函数。结果表明:随着乙醇摩尔分数的增加,二元体系的密度呈递减趋势,超额摩尔体积则先减小后增... 采用分子动力学模拟方法研究了常温常压下水/乙醇体系的热力学性质,得到了不同浓度下二元体系的密度、自扩散系数、超额摩尔体积和径向分布函数。结果表明:随着乙醇摩尔分数的增加,二元体系的密度呈递减趋势,超额摩尔体积则先减小后增大且存在最小值,而乙醇的自扩散系数增大;结合径向分布函数分析可知,在乙醇低浓度时,水分子间的氢键网络结构较强,乙醇分子分散于其中,而随着乙醇浓度的增加,乙醇-乙醇分子之间的关联性增强,形成自己的氢键网络,而水分子仍倾向于自聚集,两种氢键网络相互交错。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 热力学性质 水/乙醇二元体系 径向分布函数
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Shell Model for Elastic and Thermodynamic Properties of Gallium Nitride with Hexagonal Wurtzite Structure
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作者 CHENG Yan TU Ya-Jing +1 位作者 ZENG Zhao-Yi GOU Qing-Quan 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2008年第12期1443-1448,共6页
Shell model molecular dynamic simulation with interatomic pair potential is utilized to investigate the elastic and thermodynamic properties of gallium nitride with hexagonal wurtzite structure (w-GaN) at high press... Shell model molecular dynamic simulation with interatomic pair potential is utilized to investigate the elastic and thermodynamic properties of gallium nitride with hexagonal wurtzite structure (w-GaN) at high pressure. The calculated elastic constants Cij at zero pressure and 300 K agree well with the experimental data and other calculated values. Meanwhile, the dependences of the relative volume V/Vo, elastic constants Cij, entropy S, enthalpy H, and heat capacities Cv and Up on pressure are successfully obtained. From the elastic constants obtained, we also calculate the shear modulus G, bulk modulus B, Young's modulus E, Poisson's ratio v, Debye temperature ΘD, and shear anisotropic factor Ashear on pressures. 展开更多
关键词 shell model molecular dynamics elastic properties thermodynamic properties GaN
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Melting Transition of Small Aluminium Clusters Al11-20
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作者 张伟 张丰收 朱志远 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2007年第7期1915-1918,共4页
Heat capacities of small aluminium clusters A111-20 are investigated using MD simulation with empirical many- body Gupta potential. The heat capacities of some clusters A111, A112, A113 and A119 show well-defined peak... Heat capacities of small aluminium clusters A111-20 are investigated using MD simulation with empirical many- body Gupta potential. The heat capacities of some clusters A111, A112, A113 and A119 show well-defined peaks while the heat capacities of Alls-ls indicate a gradual melting transition. The spectra of isomers obtained by quenches along the MD trajectory give good interpretation for those results. 展开更多
关键词 SODIUM clusterS STRUCTURAL-properties molecular-dynamics BEHAVIOR METALS
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铜表面纳尺度沟槽织构的摩擦学性能 被引量:2
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作者 汪国庆 曹鑫鑫 +2 位作者 赵盖 宋敬伏 丁庆军 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期134-142,216,共10页
目的通过分子动力学(MD)模拟,揭示了纳尺度沟槽织构对单晶铜摩擦磨损的影响机理,为设计高耐磨超声电机(USM)定子材料提供理论指导方法建立了金刚石-铜摩擦配副模型,首先研究了金刚石下压深度对铜基体摩擦学性能的影响,随后重点研究了铜... 目的通过分子动力学(MD)模拟,揭示了纳尺度沟槽织构对单晶铜摩擦磨损的影响机理,为设计高耐磨超声电机(USM)定子材料提供理论指导方法建立了金刚石-铜摩擦配副模型,首先研究了金刚石下压深度对铜基体摩擦学性能的影响,随后重点研究了铜表面沟槽织构的角度、深度、宽度对摩擦学性能的影响。通过提取摩擦过程中的摩擦因数、磨损原子数目、摩擦界面温度、体系能量、界面间相互作用力以及观察摩擦前后界面形貌变化,从原子尺度揭示沟槽织构对铜的减摩机理。结果对于无织构铜表面,摩擦因数和磨损率等性能参数随着下压深度的增加而增加;有沟槽织构的铜表面,摩擦因数和磨损率相较于无沟槽织构有显著下降。在沟槽织构与摩擦方向成90°时,效果最佳,摩擦因数下降25%左右,磨损率下降50%。同时,摩擦因数和磨损率还随沟槽深度和宽度的增大而减小。其主要原因是:沟槽织构的引入,使得在金刚石和铜基体的摩擦过程中相互作用的原子数量明显减少,相互犁削和接触原子的数量也减少,从而导致摩擦因数、磨损率下降。结论在铜表面进行沟槽织构化处理能够减少摩擦过程中的磨损,提高铜基体的耐磨性能。 展开更多
关键词 分子动力学 沟槽织构 纳米摩擦学性能 磨损机理 耐磨性
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基于分子动力学模拟的环氧沥青老化机制研究 被引量:2
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作者 徐正宏 龚明辉 +6 位作者 熊子佳 黄允宝 洪锦祥 曾清 程金梁 江磊 刘其城 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期177-182,共6页
为了研究老化对环氧沥青(EA)粘结剂性能的影响,采用分子动力学(MD)模拟研究了环氧沥青的氧化老化效应。构建了包括饱和分、沥青质、胶质、芳香分和环氧树脂在内的未老化环氧沥青的分子模型,通过在原始沥青组分中引入酮类和亚砜类官能团... 为了研究老化对环氧沥青(EA)粘结剂性能的影响,采用分子动力学(MD)模拟研究了环氧沥青的氧化老化效应。构建了包括饱和分、沥青质、胶质、芳香分和环氧树脂在内的未老化环氧沥青的分子模型,通过在原始沥青组分中引入酮类和亚砜类官能团建立了老化环氧沥青分子模型。比较老化前后的内聚能密度(CED)和自由体积分数(FFV),发现氧化老化导致环氧沥青分子间结合强度增大,自由体积减小。径向分布函数(RDF)和回转半径(Rg)的结果表明老化削弱了沥青质的聚集和环氧树脂对周围沥青分子的包裹能力。最后,采用均方位移(MSD)对氧化老化前后环氧沥青分子的扩散行为进行评价,结果显示氧化老化会减缓环氧沥青分子的扩散。这些模拟结果共同揭示了环氧沥青各组分在老化过程中的作用机制,为后续环氧沥青材料抗老化性能的实验室研究提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 环氧沥青 老化机制 分子动力学 热力学性质 扩散行为
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分子动力学模拟老化沥青的再生机理
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作者 左贵强 朱晓东 +1 位作者 刘晋周 何佳 《城市道桥与防洪》 2023年第1期219-223,I0021,共6页
再生沥青路面(RAP)在使用过程中,通常会使用再生剂来保证其整体性能。然而,关于再生剂在RAP中的再生机理,很少有原子尺度的解释。现主要聚焦老化沥青再生行为的原子建模,分别构建了三种类型的沥青模型(新沥青、老化沥青和再生沥青),对... 再生沥青路面(RAP)在使用过程中,通常会使用再生剂来保证其整体性能。然而,关于再生剂在RAP中的再生机理,很少有原子尺度的解释。现主要聚焦老化沥青再生行为的原子建模,分别构建了三种类型的沥青模型(新沥青、老化沥青和再生沥青),对比分析了其热力学、玻璃化转变行为、自由体积、自扩散和原子结构。结果表明,掺加10%再生剂后,老化沥青的自由体积增加了4.43%,玻璃态转变温度降低了11.82℃。再生剂通过增加RAP粘结剂的内聚力,以提高其抗裂性。沥青氧化老化后形成致密且平行堆积的沥青质结构,再生剂的引入起到解聚作用,扭转老化的负面影响,恢复粘结剂的微观结构和自由体积,从而恢复其部分性能。 展开更多
关键词 分子动力学 再生沥青路面 再生机制 热力学性质 原子结构
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Molecular Dynamics Simulation on Thermodynamic Properties and Transport Coefficients
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作者 D.X. Xiong Y.S. Xu, Z.Y. Guo (Department of Engineering Mechanics, Tsinghua University, Beijing 100084, China) 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 1996年第3期196-200,共5页
Molecular dynamics simulation (MDS) is used to study the thermodynamic properties and transport coefficients of an argon system with Lennend-Jones potential. The results on the velocity distribution,mean free path, me... Molecular dynamics simulation (MDS) is used to study the thermodynamic properties and transport coefficients of an argon system with Lennend-Jones potential. The results on the velocity distribution,mean free path, mean collision time, specific heat and self-diffusion coefficient agree well with the existing theoretical/ experimental data. It shows that molecular dynamics method is another bridge to connect microworld and macroworld. 展开更多
关键词 molecular dynamics simulation thermodynamic property transport coefficient
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纳米尺度铜团簇在升温过程中结构变化的分子动力学研究 被引量:10
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作者 徐送宁 张林 +1 位作者 张彩碚 祁阳 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期379-384,共6页
应用正则系综分子动力学方法和嵌入原子势函数,模拟计算了在升温过程中纳米尺度铜团簇Cu_n(原子数n=531,603, 683)原子径向密度分布函数ρ(r)及原子的平均能量随温度的变化.在将团簇沿其径向分为表层、近表层、内层Ⅰ和内层Ⅱ四个区域... 应用正则系综分子动力学方法和嵌入原子势函数,模拟计算了在升温过程中纳米尺度铜团簇Cu_n(原子数n=531,603, 683)原子径向密度分布函数ρ(r)及原子的平均能量随温度的变化.在将团簇沿其径向分为表层、近表层、内层Ⅰ和内层Ⅱ四个区域后,研究了在升温过程中纳米尺度铜团簇表层及内部区域结构变化.结果表明,团簇Cu_(603)在温度为770 K时团簇表层区域原子的结构部分处于无序状态,部分保持有序结构,且这种有序和无序共存的状态一直持续到1000 K,而在这一温度区间内,近表层和内层原子的结构仍总体保持有序结构;在1000—1100 K温度区间内,各区域原子的平均能量均经历一个N形变化后,当温度为1080 K时团簇各区域内原子的结构已变为无序,但沿径向方向表现为层状分布;直到1500 K时,团簇的层状分布特征消失.团簇Cu_(531)和Cu_(683)具有相似的结果. 展开更多
关键词 铜团簇 分子动力学 正则系综 结构变化
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表面效应对纳米铜杆拉伸性能影响的原子模拟 被引量:19
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作者 梁海弋 倪向贵 王秀喜 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第8期833-836,共4页
采用EAM势对纳米铜杆的拉伸力学性能进行零温分子动力学模拟,研究了表面效应对原子能量、截面应力分布的影响.模拟结果表明,表面原子弛豫降低了纳米杆初始阶段的拉伸弹性模量,表面效应明显影响截面应力的发展与分布.
关键词 拉伸性能 分子动力学 表面效应 纳米铜杆
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纳米铜单晶拉伸力学性能的分子动力学模拟 被引量:13
16
作者 梁海弋 王秀喜 +1 位作者 吴恒安 王宇 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期454-458,共5页
采用分子动力学模拟了绝对零度时三种不同边界条件下纳米铜单晶的拉伸力学性能 .计算结果发现 :不同边界约束对铜单晶的内在原子运动和整体力学行为有明显影响 ;纳米杆、纳米薄膜良好的延性主要来源于位错运动 ;铜单晶块体的破坏源于内... 采用分子动力学模拟了绝对零度时三种不同边界条件下纳米铜单晶的拉伸力学性能 .计算结果发现 :不同边界约束对铜单晶的内在原子运动和整体力学行为有明显影响 ;纳米杆、纳米薄膜良好的延性主要来源于位错运动 ;铜单晶块体的破坏源于内部孔洞的发展 ,破坏时延性较差 ;此外 ,纳米杆。 展开更多
关键词 分子动力学 镶嵌原子法 铜单晶 拉伸性能 纳米材料 晶体力学
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汽液界面动力学行为与热力学性质的分子动力学研究 被引量:10
17
作者 王遵敬 陈民 过增元 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期20-23,共4页
本文采用分子动力学方法研究了热平衡条件下的汽液界面的动力学行为和热力学性质。统计获得了界面区的密度、压力张量及温度的分布,并且从分子层次观察分析了界面结构和动力学特性。研究表明汽液界面是一个随时间起伏涨落的曲面,界面... 本文采用分子动力学方法研究了热平衡条件下的汽液界面的动力学行为和热力学性质。统计获得了界面区的密度、压力张量及温度的分布,并且从分子层次观察分析了界面结构和动力学特性。研究表明汽液界面是一个随时间起伏涨落的曲面,界面层的分子并不是处于液相和蒸汽相之间的一种过渡状态,从汽相到液相密度的连续变化是长时间的统计结果,汽渡过渡区的厚度与汽液界面区的密度涨落的范围是一致的。对于平衡条件下的汽液界面,由于汽液相变的影响,在紧贴界面处存在一个分子平均动能非平衡分布的区域。此非平衡区域的存在与汽液两相的宏观热平衡并不矛盾,但可能对蒸发/凝结流率的估计有不可忽略的影响。 展开更多
关键词 汽液界面 动力学行为 热力学性质 分子动力学
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电场作用下甲醇结构和扩散性质的分子动力学模拟 被引量:7
18
作者 孙炜 陈中 黄素逸 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期763-768,共6页
采用分子动力学模拟方法研究了外电场作用对甲醇的微观结构和动力学性质的影响. 模拟得到了外电场作用下甲醇分子微观构型的物理图像, 发现外电场的作用使甲醇分子的偶极向量沿电场作用方向有序排列. 随着电场强度的增加, 形成两氢键的... 采用分子动力学模拟方法研究了外电场作用对甲醇的微观结构和动力学性质的影响. 模拟得到了外电场作用下甲醇分子微观构型的物理图像, 发现外电场的作用使甲醇分子的偶极向量沿电场作用方向有序排列. 随着电场强度的增加, 形成两氢键的甲醇分子的摩尔分数和氢键平均数目增加, O—H…O呈线形分布的概率增加,氢键的平均寿命延长, 外电场增强了甲醇分子间的氢键作用. 随着电场强度的增加, 分子的平动自扩散系数降低. 外电场作用的附加力阻碍了分子平动运动, 分子的平动运动表现为各向异性. 展开更多
关键词 外电场 甲醇 分子动力学 分子模拟
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硝酸钾电解质溶液的结构和热力学性质的计算机分子模拟 被引量:3
19
作者 徐春华 李英峰 胡松青 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期101-105,132,共6页
对硝酸钾电解质溶液进行了分子动力学计算机模拟研究。水分子采用简单点电荷(SPC)三节点模型,钾离子被看作带电硬球,硝酸根离子采用刚性四节点模型,同时考虑节点间的库仑长程作用和L-J相互作用,对库仑长程作用采用EWALD求和方法进行计... 对硝酸钾电解质溶液进行了分子动力学计算机模拟研究。水分子采用简单点电荷(SPC)三节点模型,钾离子被看作带电硬球,硝酸根离子采用刚性四节点模型,同时考虑节点间的库仑长程作用和L-J相互作用,对库仑长程作用采用EWALD求和方法进行计算。研究结果表明,随着溶液浓度的增加,水-水相互作用的总势能绝对值升高;高浓度溶液中水-水作用能的升高与水分子排列有序化程度的提高有关,即在浓溶液中水分子的偶极取向更加有序化,说明有更多的水分子参与水化。 展开更多
关键词 硝酸钾 电解质溶液 结构 热力学性质 分子动力学 计算机模拟
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