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Hugoniot curve calculation of nitromethane decomposition mixtures:A reactive force field molecular dynamics approach
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作者 郭峰 张红 +2 位作者 胡海泉 程新路 张利燕 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第11期563-568,共6页
We investigate the Hugoniot curve, shock-particle velocity relations, and Chapman-Jouguet conditions of the hot dense system through molecular dynamics (MD) simulations. The detailed pathways from crystal nitrometha... We investigate the Hugoniot curve, shock-particle velocity relations, and Chapman-Jouguet conditions of the hot dense system through molecular dynamics (MD) simulations. The detailed pathways from crystal nitromethane to reacted state by shock compression are simulated. The phase transition of N2 and CO mixture is found at about 10 GPa, and the main reason is that the dissociation of the C-O bond and the formation of C-C bond start at 10.0-11.0 GPa. The unreacted state simulations of nitromethane are consistent with shock Hugoniot data. The complete pathway from unreacted to reacted state is discussed. Through chemical species analysis, we find that the C-N bond breaking is the main event of the shock-induced nitromethane decomposition. 展开更多
关键词 Hugoniot state NITROMETHANE molecular dynamics reactive force field
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Molecular Dynamics Study of Hydrogen Dissociation on Pd Surfaces using Reactive Force Fields
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作者 Yue-mei Sun Xiang-jian Shen Xiao-hong Yan 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2017年第1期71-76,I0001,I0002,共8页
Developing a widely-used reactive force field is meaningful to explore the fundamental reaction mechanism on gas-surface chemical reaction dynamics due to its very high computational efficiency. We here present a stud... Developing a widely-used reactive force field is meaningful to explore the fundamental reaction mechanism on gas-surface chemical reaction dynamics due to its very high computational efficiency. We here present a study of hydrogen and its deuterated molecules dissociation on Pd surfaces based on a full-dimensional potential energy surface (PES) constructed by using a simple second moment approximation reactive force field (SMA RFF). Although the descriptions of the adsorbate-substrate interaction contain only the dissociation reaction of H2/Pd(111) system, a good transferability of SMA potential energy surface (PES) is shown to investigate the hydrogen dissociation on Pd(100). Our simulation results show that, the dissociation probabilities of H2 and its deuterated molecules on Pd(111) and Pd(100) surfaces keep non-monotonous variations with respect to the incident energy Ei, which is in good agreement with the previous ab initio molecular dynamics. Furthermore, for the oriented molecules, the dissociation probabilities of the oriented H2 (D2 and T2) molecule have the same orientation dependence behavior as those oriented HD (HT and DT) molecules. 展开更多
关键词 Surface reaction dynamics Hydrogen dissociation reactive force fields Isotope effect
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A Molecular Dynamic Modelling of Cross-Linked Epoxy Resin Using Reactive Force Field: Thermo-Mechanical Properties
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作者 Olanrewaju Aluko S. Gotham G. M. Odegard 《Journal of Mechanics Engineering and Automation》 2015年第12期655-666,共12页
The reactive force field was used to study the molecular dynamics of cross-linked EPON 862 (diglycidyl ether of bisphenol-F) and DETDA (diethylene toluene diamine) system in order to predict its thermo-mechanical ... The reactive force field was used to study the molecular dynamics of cross-linked EPON 862 (diglycidyl ether of bisphenol-F) and DETDA (diethylene toluene diamine) system in order to predict its thermo-mechanical behavior under different loading conditions. The approach for building the EPON 862/DETDA structures, cross-linking, and equilibration of the systems, and the evaluation of the models are presented. The mechanical properties such as Young's and shear moduli, Poisson ratio, and yields strength as well as thermal properties such as glass transition temperature and coefficient of thermal expansion are predicted. The results are in close agreement with both experimental data and simulated results in literature. 展开更多
关键词 reactive force field molecular dynamics THERMO-MECHANICAL equilibration.
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Early Stage of Oxidation on Titanium Surface by Reactive Molecular Dynamics Simulation
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作者 Liang Yang Caizhuang Wang +2 位作者 Shiwei Lin Yang Cao Xiaoheng Liu 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2018年第4期177-188,共12页
Understanding of metal oxidation is very critical to corrosion control,catalysis synthesis,and advanced materials engineering.Metal oxidation is a very complex phenomenon,with many different processes which are couple... Understanding of metal oxidation is very critical to corrosion control,catalysis synthesis,and advanced materials engineering.Metal oxidation is a very complex phenomenon,with many different processes which are coupled and involved from the onset of reaction.In this work,the initial stage of oxidation on titanium surface was investigated in atomic scale by molecular dynamics(MD)simulations using a reactive force field(ReaxFF).We show that oxygen transport is the dominant process during the initial oxidation.Our simulation also demonstrate that a compressive stress was generated in the oxide layer which blocked the oxygen transport perpendicular to the Titanium(0001)surface and further prevented oxidation in the deeper layers.The mechanism of initial oxidation observed in this work can be also applicable to other self-limiting oxidation. 展开更多
关键词 reactive force field metal oxidation self-limiting oxidation Titanium(0001)surface molecular dynamics simulation compressive stress
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异伍兹烷衍生物高温热分解规律分子动力学模拟
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作者 甘强 张文博 +5 位作者 王亚军 梁琳 任姝 李根 何佳峻 冯长根 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期711-725,共15页
异伍兹烷衍生物是当前最具潜力的笼形含能化合物之一,为了系统研究异伍兹烷衍生物的高温热分解规律,明确其爆轰机理,研究采用ReaxFF-lg反应性力场和分子动力学方法,对3种典型异伍兹烷衍生物ε-六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)、4,10-二... 异伍兹烷衍生物是当前最具潜力的笼形含能化合物之一,为了系统研究异伍兹烷衍生物的高温热分解规律,明确其爆轰机理,研究采用ReaxFF-lg反应性力场和分子动力学方法,对3种典型异伍兹烷衍生物ε-六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)、4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂四环十二烷(TEX)和4,10-二叠氮甲基-2,6,8,12-四硝基六氮杂异伍兹烷(BATNIW)进行高温(1500~3500 K)热分解研究。结果表明,脱硝基和开环是3种衍生物的主要初始反应,其中开环反应集中在五元环C—N键或C—O键。不同温度下热分解终产物中CO_(2)和H_(2)含量差异较大,3000 K以上N_(2)含量接近。3种衍生物中,BATNIW热分解生成N_(2)速度最快、产量最高;TEX热分解易生成团簇,生成特征产物乙二醛。3种衍生物热分解活化能排序为TEX>BATNIW>ε-CL-20,说明TEX稳定性最好。研究初步揭示了3种异伍兹烷衍生物分子结构与热分解规律的内在联系。 展开更多
关键词 异伍兹烷衍生物 六硝基六氮杂异伍兹烷 高温热分解 分子动力学方法 reaxff-lg反应性力场
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一种有机杂化硅膜分子模型的重构研究
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作者 张涛 靳栋梁 +1 位作者 吴楠桦 钟璟 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期40-46,共7页
BTESA有机杂化硅膜具有复杂的无定形结构,广泛应用于气体分离、有机溶剂处理和能源存储等领域,但目前仍缺乏成熟的分子级表征模型.本文结合分子动力学模拟和反应力场,在纳米尺度上构建BTESA有机杂化硅膜的分子模型,并采用X射线衍射、径... BTESA有机杂化硅膜具有复杂的无定形结构,广泛应用于气体分离、有机溶剂处理和能源存储等领域,但目前仍缺乏成熟的分子级表征模型.本文结合分子动力学模拟和反应力场,在纳米尺度上构建BTESA有机杂化硅膜的分子模型,并采用X射线衍射、径向分布函数、孔径分布探究该分子模型的化学结构和孔隙拓扑.结果表明,采用分子模拟构建的BTESA样品的衍射图样与实验数据一致,准确地揭示了BTESA有机杂化硅膜的化学结构与孔隙拓扑.研究结果为BTESA有机杂化硅膜及其他有机杂化硅膜提供了一种成熟的纳米尺度模型构建方法和孔隙拓扑结构分析技术. 展开更多
关键词 有机杂化硅膜 分子动力学 化学结构 反应力场 孔隙拓扑
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生物质焦油模化物的热裂解ReaxFF模拟研究
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作者 钱琳 赵南锦 +2 位作者 薛金凯 管新蕾 郭飞强 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期66-71,共6页
实现热裂解过程中焦油的有效脱除是生物质热利用技术中亟待解决的问题。通过密度泛函理论研究生物质焦油3种典型模型化合物(甲苯、苯酚和萘)的分子结构性质,并基于ReaxFF反应力场对焦油模型化合物的热裂解过程进行分子动力学模拟研究,... 实现热裂解过程中焦油的有效脱除是生物质热利用技术中亟待解决的问题。通过密度泛函理论研究生物质焦油3种典型模型化合物(甲苯、苯酚和萘)的分子结构性质,并基于ReaxFF反应力场对焦油模型化合物的热裂解过程进行分子动力学模拟研究,从分子层面对焦油热裂解的复杂反应过程进行深入研究。探索反应温度对热裂解特性的影响,详细研究甲苯、苯酚和萘的热裂解机理及中间自由基、气体产物的演化过程。结果表明:C—H键的Mayer键级小于C—C键,易于断裂,芳香环侧链结构中氢的Mulliken电荷数大,具有更强的活性;3种焦油模型化合物的热稳定性依次为:萘>苯酚>甲苯,其中苯酚具有高活性的含氧官能团,二次裂解易生成气体产物,而甲苯和萘二次裂解易生成稠环芳烃;甲苯、苯酚和萘的一级反应动力学热解表观活化能分别为314.03、362.39、396.74 kJ/mol。 展开更多
关键词 生物质 焦油模型化合物 反应力场 分子模拟
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含Cl反应力场ReaxFF的评估
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作者 肖卓君 肖斌 +6 位作者 何祺 王晴晴 刘馥 刘艳洁 王宁 李伟 刘轶 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期81-90,共10页
为考察反应分子力场ReaxFF对高氯酸铵(AP)推进剂材料模拟的适应性,从文献中选取了两种含C/H/O/N/Cl有机反应力场,对AP系统中含Cl的典型小分子进行结构和能量扫描计算,并对AP高温裂解过程进行了反应分子动力学模拟。通过对比反应力场与... 为考察反应分子力场ReaxFF对高氯酸铵(AP)推进剂材料模拟的适应性,从文献中选取了两种含C/H/O/N/Cl有机反应力场,对AP系统中含Cl的典型小分子进行结构和能量扫描计算,并对AP高温裂解过程进行了反应分子动力学模拟。通过对比反应力场与量子力学计算结果发现,现有的含Cl有机反应力场在计算HCl以及部分含H、Cl元素的小分子能量时表现较好,但无法合理描述含高价Cl小分子以及含N、O元素小分子的化学键形成和断裂行为。根据力场分子动力学模拟结果的物种分析,现有的反应力场模拟获得了H_(2)O、O_(2)、NH_(3)、HCl等产物小分子,但未能复现ClO_(2)、HClO 4等高价Cl产物以及NO_(2)、N_(2)O的生成,与实验观测有显著差距。 展开更多
关键词 量子力学 含Cl反应力场ReaxFF 反应分子动力学 高氯酸铵 AP 固体推进剂
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Si-GDP结构和力学性能的反应分子动力学模拟
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作者 黄保生 杨武 +1 位作者 易勇 毕鹏 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期74-80,共7页
构建了硅掺杂辉光放电聚合物(Si-GDP)模型,采用反应力场分子动力学模拟(ReaxFF MD)探讨了硅含量、碳氢比及密度对其杂化碳键合与力学性能的影响。研究结果表明:随着硅含量增加,聚合物中sp^(3)C含量增加,趋向于形成一个大分子,同时小分... 构建了硅掺杂辉光放电聚合物(Si-GDP)模型,采用反应力场分子动力学模拟(ReaxFF MD)探讨了硅含量、碳氢比及密度对其杂化碳键合与力学性能的影响。研究结果表明:随着硅含量增加,聚合物中sp^(3)C含量增加,趋向于形成一个大分子,同时小分子种类和数目减少,促进了碳硅原子成键并抑制端基CH_(3)生成,进而提高材料力学性能;随着氢含量的增加,sp^(3)C和端基CH_(3)比例增加,生成的端基CH_(3)降低了分子间交联程度,进而降低了材料力学性能,而分子基团数目变化不明显;随着密度的提升,聚合物中sp^(2)C比例提升明显,sp^(3)C比例有少量提升,分子基团数目变化不大,密度主要通过提升sp^(2)C比例提升材料力学性能。研究结果为评估和理解硅掺杂辉光放电聚合物的结构和力学性能提供了新的视角和方法。 展开更多
关键词 反应分子动力学模拟 辉光放电聚合物 力学性能 硅掺杂
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H_(2)O气氛下富油煤热解过程的反应分子动力学模拟
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作者 黄淄博 刘倩如 +2 位作者 刘红 周文静 魏进家 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期189-199,共11页
【目的】我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度。深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要。【方法】采用反... 【目的】我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度。深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要。【方法】采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究富油煤(长焰煤)热解过程以及H_(2)O气氛对热解产物分布的影响和作用机制。【结果和结论】结果表明,富油煤(长焰煤)热解的温度范围为1200~2800 K,热解过程主要分为热解(1200~2000 K)和缩聚(2000~2800 K)两个阶段。在热解阶段,随着温度的升高,煤分子快速裂解,焦炭产物不断减少,焦油和气体产物不断增加;在缩聚阶段,焦油产物之间发生缩聚反应生成焦炭,同时释放小分子气体,导致焦油产物减少,焦炭和气体产物增加。因此,提高热解温度、延长热解时间可得到更多的气体产物,而提升焦油产量的关键则是抑制缩聚反应发生。在高温缩聚阶段引入H_(2)O气氛热解,结果表明,H_(2)O能够有效地促进煤分子的裂解,随着H_(2)O占比的增加,煤热解体系中C―C键减少,C―H和C―O键增加。分析二者之间的交互作用发现,煤热解产生的自由基与H_(2)O反应,促进H_(2)O分子分解,H_(2)O分解产生的H•和OH•又进一步促进煤裂解,并与煤热解产物反应,生成更多的焦油和气体。研究加深了对富油煤热解过程的理解,对煤炭资源的清洁高效利用具有一定指导意义。 展开更多
关键词 富油煤 热解 反应机理 H_(2)O气氛 反应分子动力学
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芘氧化过程的反应分子动力学模拟
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作者 吴胜 伍刚 王鹏飞 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期557-562,共6页
通过反应分子动力学(ReaxFF MD)研究了芘(A4)的氧化过程,分析了催化剂在氧化过程中的作用,研究了A4的详细氧化机理,结果表明:开环反应主要发生在自由边(free-edge)位点,并且在该位点脱氢和氧化反应更易发生.随着环数的增加,开环反应发... 通过反应分子动力学(ReaxFF MD)研究了芘(A4)的氧化过程,分析了催化剂在氧化过程中的作用,研究了A4的详细氧化机理,结果表明:开环反应主要发生在自由边(free-edge)位点,并且在该位点脱氢和氧化反应更易发生.随着环数的增加,开环反应发生时分子中所含的氢原子数逐渐减少,在最后一个环开环时氢原子数下降更明显. 展开更多
关键词 催化氧化 氧化机理 反应分子动力学
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电场辅助NH_(3)/CH_(4)燃烧的反应分子动力学研究
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作者 洪樱珊 王静 +1 位作者 黄福全 姜曦灼 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期619-625,共7页
采用反应力场分子动力学方法(ReaxFF MD)研究了电场辅助条件下NH_(3)/CH_(4)在空气中的燃烧特性.明确了反应过程中NH_(3)分子数、中间产物种类及重要自由基随电场强度的变化规律,以及电场强度对燃烧反应路径的影响.结果表明,电场缩短了... 采用反应力场分子动力学方法(ReaxFF MD)研究了电场辅助条件下NH_(3)/CH_(4)在空气中的燃烧特性.明确了反应过程中NH_(3)分子数、中间产物种类及重要自由基随电场强度的变化规律,以及电场强度对燃烧反应路径的影响.结果表明,电场缩短了第一个NH_(3)分子的分解时间,改变了NH_(3)消耗速率及NH_(3)/CH_(4)在空气中燃烧的系列反应路径,从而影响了氮氧化物(NOx)生成量.从微观层面揭示了外加电场对NH_(3)/CH_(4)在空气中燃烧反应的影响,为利用外加电场调控燃烧提供了理论依据. 展开更多
关键词 电场 NH_(3)/CH_(4)燃烧 反应力场 分子动力学 氮氧化物(NOx)
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原油裂解的反应分子动力学模拟研究进展
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作者 李美俊 陈浩琛 +1 位作者 李凤麒 刘晓强 《长江大学学报(自然科学版)》 2024年第3期76-85,共10页
反应分子动力学(Reaction Force Field Molecular Dynamics,ReaxFF MD)模拟通过在键级描述化学反应过程中键的断裂和形成,从微观尺度探索复杂的反应机理,弥补了实验研究的不足。该方法已广泛应用于油气地球化学领域,例如干酪根的生烃演... 反应分子动力学(Reaction Force Field Molecular Dynamics,ReaxFF MD)模拟通过在键级描述化学反应过程中键的断裂和形成,从微观尺度探索复杂的反应机理,弥补了实验研究的不足。该方法已广泛应用于油气地球化学领域,例如干酪根的生烃演化、原油的裂解和相态演化等。本文系统总结和评述了原油裂解反应动力学分子模拟的现状、进展以及未来的发展趋势。首先,对原油各组分的裂解动力学特征、裂解过程、产物分布、生成途径以及热解初始反应机理方面取得的成果进行了总结,并分析了该领域目前存在的挑战及未来的发展方向。尽管分子模拟是研究原油裂解机理的有力工具,但目前仍处于初步研究阶段。现有的研究多采用原油中的某单一组分作为代表,并侧重于考查温度对原油裂解的影响,而对各组分间的相互作用、压力、介质条件和储层环境的影响研究尚不充分。未来的研究应聚焦于构建复杂真实的原油模型,还原地质条件下的原油裂解过程,并将分子模拟、实验和地质研究相结合,为系统研究油气的裂解机理提供重要参考和有用指导。当前的分子模拟研究表明,原油各组分的裂解动力学、裂解产物和裂解过程与实验结果基本一致。与此同时,分子模拟能够追踪自由基、过渡态以及中间体结构,并获取成键特征、活化能、选择性等重要信息。因此,分子模拟可以准确刻画各类烃分子的初始反应路径,并解释裂解产物的差异性。 展开更多
关键词 反应分子动力学(ReaxFF MD) 原油裂解 热解实验 热解机理
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低阶煤转化机理及计算化学方法在探究中的应用
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作者 白蛟宣 鲁婷 李光跃 《煤炭与化工》 CAS 2024年第2期143-148,156,共7页
褐煤等储量丰富的低阶煤可以通过热解、气化、液化等低阶煤提质转化技术来制备高附加值化学品和优质能源。计算化学方法在低阶煤转化技术的机理探究及工艺优化方面至关重要。对低阶煤转化机理的研究现状进行归纳,综述了计算化学如分子... 褐煤等储量丰富的低阶煤可以通过热解、气化、液化等低阶煤提质转化技术来制备高附加值化学品和优质能源。计算化学方法在低阶煤转化技术的机理探究及工艺优化方面至关重要。对低阶煤转化机理的研究现状进行归纳,综述了计算化学如分子动力学模拟和密度泛函理论在低阶煤转化机理研究中的应用,并提出了计算化学方法在低阶煤转化机理探究中可行的优化方向。 展开更多
关键词 低阶煤 提质 计算化学 反应力场分子动力学模拟 密度泛函理论
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异戊醇热分解的分子动力学模拟
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作者 朱跃进 刘秀婷 +1 位作者 赵珉 张祚炜 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第6期719-724,共6页
为了探究异戊醇热分解的过程,采用反应力场分子动力学方法,模拟异戊醇的热分解过程,考察不同温度对异戊醇热分解的影响规律.研究结果表明:异戊醇热分解的初始反应主要分为两类,第一类为C—C键的断裂,第二类为O—H键的断裂;在热分解过程... 为了探究异戊醇热分解的过程,采用反应力场分子动力学方法,模拟异戊醇的热分解过程,考察不同温度对异戊醇热分解的影响规律.研究结果表明:异戊醇热分解的初始反应主要分为两类,第一类为C—C键的断裂,第二类为O—H键的断裂;在热分解过程中,首先生成丙烯和乙烯这两种产物,其中乙烯分子数量远大于丙烯,异戊醇热分解的主要产物为氢气、水、丙烯、乙烯、丙炔、甲烷和甲醛;温度升高可以加快异戊醇的热分解,促进反应产物的生成;不同初始反应温度下,随着反应的进行,异戊醇热分解得到的产物有所不同,温度为2000 K和2400 K时产物以丙烯为主,温度升高到2800 K时丙烯分子数量迅速增加到最大值,之后开始逐渐减少. 展开更多
关键词 异戊醇 分子动力学 反应力场 热分解 反应路径
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温度陡升下硅橡胶材料电热裂解的反应力场模拟 被引量:3
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作者 王路伽 马晓华 +3 位作者 张建文 陈婷 杨世芳 杨海涛 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2023年第6期59-65,共7页
运行中的复合绝缘子出现闪络等事故时伴随有温度陡升现象,加之电场的协同作用,使得复合绝缘子用硅橡胶材料迅速裂解破坏。通过建立硅橡胶分子模型,基于反应力场模拟探究温度陡升下材料的电热裂解机理与特性,以期弥补宏观试验的部分局限... 运行中的复合绝缘子出现闪络等事故时伴随有温度陡升现象,加之电场的协同作用,使得复合绝缘子用硅橡胶材料迅速裂解破坏。通过建立硅橡胶分子模型,基于反应力场模拟探究温度陡升下材料的电热裂解机理与特性,以期弥补宏观试验的部分局限性。结果表明:温度和电场对裂解的作用机制不同,温度占主导,电场能降低裂解温度,加速材料劣化;裂解过程由Si-C键的断裂引发,CH_(4)、H_(2)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)、H_(2)O为不同裂解阶段的主要产物;随着硅橡胶主链上甲基大量脱落,Si-CH_(3)键数量下降约40%,主链结构进一步破坏形成交联结构,Si-O-Si键与Si-C键数量比及碳氢比持续升高,最大分别为裂解前的2.93倍和1.87倍;以H_(2)为主的杂质气体产物扩散聚集,材料内产生空隙,结构发生重组,最终导致绝缘失效。 展开更多
关键词 复合绝缘子 硅橡胶 温度陡升 电热裂解 反应力场模拟
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Microscopic mechanism study and process optimization of dimethyl carbonate production coupled biomass chemical looping gasification system 被引量:1
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作者 Wende Tian Jiawei Zhang +2 位作者 Zhe Cui Haoran Zhang Bin Liu 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期291-305,共15页
Biomass chemical looping gasification technology is one of the essential ways to utilize abundant biomass resources.At the same time,dimethyl carbonate can replace phosgene as an environmentfriendly organic material f... Biomass chemical looping gasification technology is one of the essential ways to utilize abundant biomass resources.At the same time,dimethyl carbonate can replace phosgene as an environmentfriendly organic material for the synthesis of polycarbonate.In this paper,a novel system coupling biomass chemical looping gasification with dimethyl carbonate synthesis with methanol as an intermediate is designed through microscopic mechanism analysis and process optimization.Firstly,reactive force field molecular dynamics simulation is performed to explore the reaction mechanism of biomass chemical looping gasification to determine the optimal gasification temperature range.Secondly,steady-state simulations of the process based on molecular dynamics simulation results are carried out to investigate the effects of temperature,steam to biomass ratio,and oxygen carrier to biomass ratio on the syngas yield and compositions.In addition,the main energy indicators of biomass chemical looping gasification process including lower heating value and cold gas efficiency are analyzed based on the above optimum parameters.Then,two synthesis stages are simulated and optimized with the following results obtained:the optimal temperature and pressure of methanol synthesis stage are 150℃ and 4 MPa;the optimal temperature and pressure of dimethyl carbonate synthesis stage are 140℃ and 0.3 MPa.Finally,the pre-separation-extraction-decantation process separates the mixture of dimethyl carbonate and methanol generated in the synthesis stage with 99.11%purity of dimethyl carbonate.Above results verify the feasibility of producing dimethyl carbonate from the perspective of multi-scale simulation and realize the multi-level utilization of biomass resources. 展开更多
关键词 Biomass chemical looping gasification reactive force field molecular dynamics simulation SEPARATION Multi-scale simulation
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H_(2)对NH_(3)在空气中燃烧影响的反应分子动力学
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作者 黄福全 王静 姜曦灼 《新能源进展》 CSCD 2023年第5期404-410,共7页
氨被认为是一种具有发展前景的新型清洁能源,但其自燃温度高,不易燃烧。在NH_(3)中加入H_(2)可以改善其燃烧特性。采用基于反应力场的分子动力学方法研究H_(2)对NH_(3)在空气中燃烧反应的影响,揭示反应过程中NH_(3)分子数、氮氧化物(NO_... 氨被认为是一种具有发展前景的新型清洁能源,但其自燃温度高,不易燃烧。在NH_(3)中加入H_(2)可以改善其燃烧特性。采用基于反应力场的分子动力学方法研究H_(2)对NH_(3)在空气中燃烧反应的影响,揭示反应过程中NH_(3)分子数、氮氧化物(NO_(x))生成量、中间产物种类随温度和H_(2)添加量的变化规律,重点阐述NO_(x)的生成路径和H_(2)参与的反应路径。结果表明,H_(2)的加入降低了NH_(3)燃烧反应的活化能;随着H_(2)添加量的增加,体系中生成更多利于NH_(3)反应的H和HO自由基,从而提高NH_(3)燃烧速率;H_(2)对NO_(x)生成量的影响呈非线性变化,给出了能够降低NO_(x)排放的H_(2)掺混比例范围。 展开更多
关键词 NH_(3)/H_(2)燃烧 反应力场 分子动力学 氮氧化物
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高速冲击压缩梯恩梯的分子动力学模拟 被引量:6
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作者 刘海 李启楷 何远航 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期174-179,共6页
采用反应力场分子动力学方法模拟了梯恩梯(2,4,6-trinitrotoluene,TNT)冲击压缩过程.冲击压缩完全时,体积压缩至原体积40%,梯恩梯分子分解完毕,体系压力达到峰值.随后稀疏波反向拉伸致大量原子或分子基团飞溅至下游,同时压力开始卸载.... 采用反应力场分子动力学方法模拟了梯恩梯(2,4,6-trinitrotoluene,TNT)冲击压缩过程.冲击压缩完全时,体积压缩至原体积40%,梯恩梯分子分解完毕,体系压力达到峰值.随后稀疏波反向拉伸致大量原子或分子基团飞溅至下游,同时压力开始卸载.密度及粒子速度剖面显示压缩波后方密度较大,粒子基本处于静止状态,且压缩波内存在较大的粒子速度梯度.早期化学反应特征是梯恩梯分子在冲击压缩作用下脱落H,O原子后残基快速聚合形成较大的分子团簇,此阶段和平动-振动弛豫过程相关,并且分子由平动—振动模态转换的时间尺度为0.5 ps.产物识别分析显示梯恩梯在高速冲击压缩下致C—H,O==N键断裂,脱落的原子部分形成OH,H2,H2O,N2,部分H,O原子游离在体系中.含碳团簇分析显示,冲击压缩作用致体系中含碳团簇的摩尔质量逐渐累积.体系内含碳团簇中O/C,H/C,N/C原子数量比值逐渐趋于平衡(O/C=0.680,H/C=0.410,N/C=0.284),且均小于初始结构中的比值. 展开更多
关键词 冲击压缩 梯恩梯 反应力场 分子动力学
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煤中吡咯与吡啶类氮热解的分子动力学模拟 被引量:6
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作者 刘佳 郭欣 郑楚光 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期357-362,共6页
采用基于Reax FF反应力场的分子动力学研究了不同温度下吡咯与吡啶的热解机理.结果表明,两者的主要含氮产物与中间产物均为HCN和CN,其他主要产物为H2、C2,H2以及C3,H4等;随着温度的升高和时间的增长,两者热解的产物数量与种类也越来越多... 采用基于Reax FF反应力场的分子动力学研究了不同温度下吡咯与吡啶的热解机理.结果表明,两者的主要含氮产物与中间产物均为HCN和CN,其他主要产物为H2、C2,H2以及C3,H4等;随着温度的升高和时间的增长,两者热解的产物数量与种类也越来越多,产物中的氮逐渐从HCN向NH3和N2转移,但吡啶的热解产物要远少于吡咯,且其热解时间也大大晚于吡咯.模拟结果与相关实验数据一致,说明反应力场分子动力学计算可以合理有效地用于吡啶与吡咯热解机理的研究. 展开更多
关键词 ReaxFF反应力场 分子动力学 吡咯 吡啶 热解
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