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跨临界时二氧化碳体系微观结构特征的分子动力学模拟

唐佳 黄彦平 王俊峰 臧金光 刘光旭 刘睿龙

唐佳, 黄彦平, 王俊峰, 臧金光, 刘光旭, 刘睿龙. 跨临界时二氧化碳体系微观结构特征的分子动力学模拟[J]. 核动力工程, 2021, 42(4): 14-20. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0014
引用本文: 唐佳, 黄彦平, 王俊峰, 臧金光, 刘光旭, 刘睿龙. 跨临界时二氧化碳体系微观结构特征的分子动力学模拟[J]. 核动力工程, 2021, 42(4): 14-20. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0014
Tang Jia, Huang Yanping, Wang Junfeng, Zang Jinguang, Liu Guangxu, Liu Ruilong. Molecular Dynamics Simulation on Microscopic Characteristics of Carbon Dioxide in Trans-Critical Progress[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(4): 14-20. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0014
Citation: Tang Jia, Huang Yanping, Wang Junfeng, Zang Jinguang, Liu Guangxu, Liu Ruilong. Molecular Dynamics Simulation on Microscopic Characteristics of Carbon Dioxide in Trans-Critical Progress[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(4): 14-20. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0014

跨临界时二氧化碳体系微观结构特征的分子动力学模拟

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0014
基金项目: 国家自然科学基金核技术创新联合基金项目(U1867218)
详细信息
    作者简介:

    唐 佳(1991—),男,博士研究生,现主要从事超临界二氧化碳物性及工程应用方面的研究,E-mail: 164692715@qq.com

    通讯作者:

    黄彦平,E-mail: hyanping007@163.com

  • 中图分类号: TL339; O552

Molecular Dynamics Simulation on Microscopic Characteristics of Carbon Dioxide in Trans-Critical Progress

  • 摘要: 应用分子动力学模拟方法研究了跨越临界点时二氧化碳体系微观结构特性。径向分布函数的分析表明,临界点前后体系内短程序结构变化很小,主要受分子间极强的近邻相互作用的强化效果影响,第一近邻配位数的分析进一步显示近程结构的变化以配对分子数量的变化为主;气态条件下的二氧化碳体系仍呈“近程有序且长程无序”状态;静态结构因子的分析表明,拟临界区体系中存在中远程有序结构;定义了无序距离,该参数的突增表明了临界点附近分子间相互作用距离剧烈增大。

     

  • 图  1  C-C原子间RDF及配位数

    Figure  1.  C-C Pair RDF and Coordination Number

    图  2  C-O原子间RDF及配位数

    Figure  2.  C-O Pair RDF and Coordination Number

    图  3  O-O原子间RDF及配位数

    Figure  3.  O-O Pair RDF and Coordination Number

    图  4  He-He原子间RDF及C-C原子间RDF

    Figure  4.  C-C Pair RDF and He-He Pair RDF

    图  5  T=280~350 K时C-C原子间RDF对比

    Figure  5.  Comparison of C-C Pair RDF when T=280~350 K

    图  6  T=300~304.13 K时C-C原子间RDF对比

    Figure  6.  Comparison of C-C Pair RDF when T=300~304.13 K

    图  7  T=304.13~308 K时 C-C原子间RDF对比

    Figure  7.  Comparison of C-C pair RDF when T=304.13~308 K

    图  8  原子间RDF曲线峰谷位置对比

    Figure  8.  Comparison of Peak-Valley Location of Pair RDF

    图  9  第一近邻配位数变化情况

    Figure  9.  Variations of First Shell Coordination Number

    图  10  平均力势能和平均力

    Figure  10.  Potential of Mean Force and Mean Force

    图  11  无序距离

    Figure  11.  Variation of Disorder Range

    图  12  S(k)曲线对比

    Figure  12.  Comparison of S(k) Curve

    图  13  T=300~304.13 K时S(k)曲线对比

    Figure  13.  Comparison of S(k) Curve when T =300~304.13 K

    图  14  T=304.13~308 K时S(k)曲线对比

    Figure  14.  Comparison of S(k) Curve when T=304.13~308 K

  • [1] 刘生晖,黄彦平,刘光旭,等. 不同状态方程对超临界二氧化碳强迫对流传热中流动加速因子的影响[J]. 核动力工程,2019, 40(1): 18-22.
    [2] TSUDA S I, TOMI M, TSUBOI N, et al. Extraction of the density fluctuations in diatomic fluids around the critical points using molecular dynamics simulation[J]. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2015, 15(4): 3117-3120. doi: 10.1166/jnn.2015.9623
    [3] SAITOW K I, OCHIAI H, KATO T, et al. Correlation time of density fluctuation for supercritical ethylene studied by dynamic light scattering[J]. Journal of Chemical Physics, 2002, 116(12): 4985-4992. doi: 10.1063/1.1452112
    [4] SAITOW K I, KAJIYA D, NISHIKAWA K. Dynamics of density fluctuation of supercritical fluid mapped on phase diagram[J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126(2): 422-423. doi: 10.1021/ja038176z
    [5] ISHII R, OKAZAKI S, OKADA I, et al. Density dependence of structure of supercritical carbon dioxide along an isotherm[J]. The Journal of Chemical Physics, 1996, 105(16): 7011-7021. doi: 10.1063/1.471990
    [6] 苑世领, 张恒, 张冬菊. 分子模拟: 理论与实验[M]. 北京: 化学工业出版社, 2016: 290.
    [7] 严六明, 朱素华. 分子动力学模拟的理论与实践[M]. 北京: 科学出版社, 2013: 248.
    [8] IDRISSI A, LONGELIN S, DAMAY P, et al. Analysis of the transverse and the longitudinal pseudodiffusion of CO2 in sub-and supercritical states: A molecular-dynamics analysis[J]. The Journal of Chemical Physics, 2006, 125(22): 224501. doi: 10.1063/1.2400855
    [9] BAFILE U, BAROCCHI F, NEUMANN M. Two-body contribution to the density fluctuations in a dilute gas from molecular-dynamics simulations[J]. Physical Review E, 1995, 51(4): 3756-3759. doi: 10.1103/PhysRevE.51.3756
    [10] KOLAFA J, NEZBEDA I, LISAL M. Effect of short- and long-range forces on the properties of fluids. III. Dipolar and quadrupolar fluids[J]. Molecular Physics, 2001, 99(20): 1751-1764. doi: 10.1080/00268970110072386
    [11] SUN H. COMPASS: An ab initio force-field optimized for condensed-phase applications-overview with details on alkane and benzene compounds[J]. The Journal of Physical Chemistry B, 1998, 102(38): 7338-7364. doi: 10.1021/jp980939v
    [12] IWAI Y, HIGASHI H, UCHIDA H, et al. Molecular dynamics simulation of diffusion coefficients of naphthalene and 2-naphthol in supercritical carbon dioxide[J]. Fluid Phase Equilibria, 1997, 127(1-2): 251-261. doi: 10.1016/S0378-3812(96)03139-1
    [13] 严六明,严琪良,刘洪来,等. 模型溶液的分子动力学模拟及扩散系数计算[J]. 华东理工大学学报,1997, 23(4): 477-483.
    [14] 孙民华, 牛丽. 液态物理概论[M]. 北京: 科学出版社, 2013: 3-20.
    [15] MARCH N H, TOSI M P. Introduction to liquid state physics[M]. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, 2002: 75-80.
    [16] 张世良,戚力,高伟,等. 分子模拟中常用的结构分析与表征方法综述[J]. 燕山大学学报,2015, 39(3): 213-220. doi: 10.3969/j.issn.1007-791X.2015.03.004
    [17] 张阳. 分子模拟在纯超临界流体及其二元混合物体系中的应用[D]. 北京: 清华大学, 2005.
    [18] NOWAK P, TIELKES T, KLEINRAHM R, et al. Supplementary measurements of the (p, ρ, T) relation of carbon dioxide in the homogeneous region at T=313 K and on the coexistence curve at T=304 K[J]. The Journal of Chemical Thermodynamics, 1997, 29(8): 885-889. doi: 10.1006/jcht.1997.0208
    [19] UEDA K, KOMAI T, YU I, et al. Molecular dynamics study on the density fluctuation of supercritical water[J]. Journal of Computer Chemistry, Japan, 2002, 1(3): 83-88. doi: 10.2477/jccj.1.83
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-10
  • 修回日期:  2020-05-28
  • 刊出日期:  2021-08-15

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