二氯甲烷对三乙胺盐酸三氯化铝体系结构与性质影响的模拟研究

采用第一性原理和分子动力学模拟相结合的方法研究了二氯甲烷(DCM)对三乙胺盐酸盐三氯化铝([Et_3NH]Cl/AlCl_3)离子液体体系的微观结构及物理和化学性质的影响.考察了体系的相互作用能、径向分布函数、配位数、空间分布函数以及密度、粘度、自扩散系数、电导率等的变化规律.所得密度、粘度和电导率与实验值符合较好.研究发现二氯甲烷DCM加入后倾向于在离子液体的阴阳离子之间并与阴阳离子形成氢键,进而减弱了阴阳离子间的相互作用,导致体系中离子扩散能力增强、体系的粘度降低和电导率增大.     

AlF_3对冰晶石熔盐体系结构与性质影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法研究了1283 K、0.1 MPa时不同摩尔分数的Al F3对冰晶石熔盐体系结构与性质的影响.获得了体系的密度、径向分布函数、配位数、扩散系数、电导率和粘度.结果显示熔体的结构比较疏松,熔体中Al主要的离子集团形式为Al F3-6八面体,且熔体中形成了Al-F-Al氟桥结构.随着Al F3含量的增加,Al3+-F-、F--F-间的配位数均增大,各离子的扩散系数减小,体系的电导率不断减小,粘度先增大后减小.研究工作揭示了Al F3对冰晶石熔盐体系中离子的存在形式、迁移性、离子间相互作用和扩散机制的影响,对铝电解生产具有重要的指导意义.     

烷基铵盐-氯铝酸类离子液体的物理性质

研究了由短链烷基铵盐与无水AlCl3合成的烷基铵盐-氯铝酸类离子液体体系;考察了短链烷基铵盐-氯铝酸类离子液体的简单物理性质以及阳离子、温度、溶剂(苯)的摩尔分数和AlCl3的摩尔分数对其性质的影响及其在常见溶剂中的选择溶解性。结果表明,一般随有机阳离子变大,离子液体密度变小,粘度减小,电导率增加;离子液体在常见有机溶剂中的溶解性随溶剂极性的增加而增大;随温度升高,x(AlCl3)增大,粘度降低,电导率增大;由此离子液体与苯形成的三元体系,随苯的质量分数增加,粘度和密度都减少,而电导率却先增加后减少。     

浓度对NaCl水溶液影响的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法对温度为298K，浓度分别为0．87mol／L、2．2mol／L和4．1mol／L的NaCl溶液进行了研究，考察了浓度对溶液微观结构和动态性质的影响。模拟发现，浓度对离子近程水化的结构有一定的影响，随着溶液浓度的增加O-O径向分布函数变化显著，高浓度时水分子周围不再有明显的第二配位圈。MD模拟得到的溶液微观构型的图像显示，Na^ 水化圈内的水分子以氧原子靠近阳离子，Cl^-水化圈内的水分子以氢原子靠近阴离子。Na^ 的水化数随着溶液浓度的增加逐渐减小，Cl^-的水化数随着溶液浓度的增加逐渐变大，水分子在阴离子和阳离子的水化圈内的停留时间均随着电解质浓度的增加而增加。溶液浓度的增加，加剧了离子微观反向运动的振荡，自扩散系数降低。     

CH_3CONH_2-EG低共熔溶剂的物化性质

用乙酰胺(CH_3CONH_2)和乙二醇(EG)进行混合共熔,获得乙酰胺-乙二醇低共熔溶剂(CH_3CONH_2-EG Deep Eutectic Solvents,简称DESs),在这种低共熔溶剂中,可进行铅锑合金的电解分离获得纯锑.研究了CH_3CONH_2-EG DESs的熔点、密度、粘度、电导率等物化性质与其组成和温度的关系;通过线性伏安扫描法测定了1CH_3CONH_2∶2EG DES的电化学窗口为2.63 V.研究结果表明,当EG的摩尔百分数为80%时,1CH_3CONH_2∶4EG DES具有最低共熔点温度-57℃;当温度从20℃升高至90℃时,1CH_3CONH_2∶2EG DES的密度从1.061 0 g/cm~3下降到1.015 3 g/cm~3,而且密度与温度呈线性关系;随着温度升高以及EG摩尔百分数减小,CH_3CONH_2-EG DESs的粘度减小,当温度为70℃、EG摩尔分数为50%时,粘度为4.953 mPa·s;CH_3CONH_2-EG DESs的电导率随温度升高而增大,随EG摩尔百分数增大而减小,当温度为80℃、EG摩尔百分数为50%时,电导率为17.63μS/cm.     

苯与甲醇分子在ZSM-11分子筛中扩散行为的模拟

为了研究烷基化反应组分在分子筛限域孔道中的扩散特性,以ZSM-11分子筛为催化剂,利用分子动力学方法研究了苯与甲醇烷基化反应中反应物分子的扩散行为,并基于均方位移、自扩散系数和径向分布函数,系统的讨论了反应物分子的扩散行为对烷基化反应的影响.结果表明:在反应温度为673 K时,客体分子的动力学直径、分子筛孔道结构以及分...     

液体水的分子动力学模拟

采用ＳＰＣ水模型在２５℃下对水进行了正则系统的分子动力学模拟,考察了液态水的平衡、结构和扩散性质。计算了水的原子对径向分布函数、配位数并同Ｘ射线衍射实验值作了对比,模拟结果与实验值吻合良好。氢键分析表明每个水分子键配位数约为３．６６,氢键键角为１６５°,扩散性质的模拟与实验值的吻合也基本良好。模拟表明ＳＰＣ水模型是一个形式简单又能反映体系本质的位能,本文工作为今后更复杂水溶液体系的模拟打下了良好的     

离子液体分离能力与其分子结构间的构效关系研究

通过气液相平衡实验分别测量不同摩尔分数下[EMIM][DEP]和[BMIM][DBP]在乙酸乙酯-甲醇,[EMIM][DEP]、[BMIM][DBP]和[BMIM][DEP]在乙酸乙酯-乙醇以及[BMIM][BF4]、[BMIM][Br]和[BMIM][Ac]在乙酸乙酯-异丙醇体系中的选择性.从有机化学的角度分析这些离子液体分离性能与其分子结构的关系.结果表明阴离子极性的增加、阳离子和阴离子中烷基侧链的减短都有利于离子液体在这些体系中分离性能的提高.用COSMO-thermX量子化学计算软件对上述含有离子液体的三元体系的选择性进行计算,计算结果与实验测量得到的趋势一致.     

阳离子表面活性剂对1,2-二氯乙烷的增溶作用

为研究胶团强化超滤法(MEUF)处理工业废水中的有机污染物,讨论了3种阳离子表面活性剂(SAA)十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、溴代十四烷基吡啶(MPB)对1,2-二氯乙烷(DCE)的增溶作用.使用顶空气相色谱法分别测定DCE在3种表面活性剂溶液中的最大增溶量ρmax,从而计算其在胶团相中摩尔分数xm、在水相中的摩尔分数xb、最大添加浓度MAC、分布系数P、以及增溶系数P.综合比较发现,3种表面活性剂对DCE的增溶能力为CTAC>CTAB>MPB.     

液态金属原子自扩散的Enskog理论研究

为研究液态金属的自扩散行为,把液态金属看成硬球流体.考虑液态金属原子间碰撞深度随温度的升高而加大的问题,得到了硬球模型原子有效直径与温度的关系.进而对Enskog理论做出修正,得到能更准确地计算液态金属原子自扩散系数的公式.利用分子动力学软件LAMMPS模拟了液态金属铝、镁、铁的原子自扩散,得到了这些金属原子的自扩散系数,并与修正的Enskog理论计算结果进行了比较.结果表明:修正的Enskog理论更适用于硬度大的液态金属;温度比密度对液态金属原子的有效直径的影响小;密度的改变比有效直径的改变对液态金属原子的自扩散系数的贡献更大.     

高强螺栓连接的数值模拟与分析

运用Ansys有限元分析软件模拟了钢结构中高强螺栓连接构件在拉力作用下的受力性能状况.通过数值模拟对比分析,探讨了高强螺栓连接构件的承载能力、变形性能及应力-应变分布规律,分析了不同摩擦系数对连接承载性能的影响.     

应用离散单元法研究散体微观结构

针对散体材料复杂的微观作用机制,采用离散单元法,研究了重力场内由两种粒径球体组成的微观混合结构,分析了各种类型配位数的大小及分布。结果表明,单一接触类型的配位数及分量配位数分布与体积组成有关。具体表现为:随着小粒径粒子体积百分比的增加,小粒子间、大粒子与小粒子间的配位数增大,而小粒子与大粒子间、大粒子间的配位数则减小;小、大粒径分量平均配位数均增大,且大粒径分量配位数增长更快。然而,两种粒径散粒体重力堆积下的全平均配位数与空隙率及体积组成无关,基本保持为定值。     

鲁西北阳谷地区浅层高氟地下水化学特征及成因

鲁西北地区是饮水型氟中毒较为突出的地区。选取鲁西北阳谷地区为研究对象,以水文地质调查和取样分析为工作基础,对浅层地下水采用多元统计分析法、地理信息空间分析法及Piper三线图探究了高氟地下水化学特征和赋存特征,结合饱和指数、Gibbs图和氯碱指数以及氟在土壤与地下水的相关关系,从溶解与沉淀平衡、蒸发浓缩和离子交替吸附作用方面分析了氟的来源和高氟地下水成因。结果表明:阳谷地区F^-浓度大于或等于2 mg·L^-1的高氟水分布于地形较高的古河床高地; 地下水F^-浓度由低到高,阳离子则由Ca²⁺、Mg²⁺向Na⁺转变,阴离子则由SO^2-₄和Cl^-向HCO^-₃转变; 阴、阳离子浓度随F^-浓度变化显示不同的规律性,且在F^-浓度大于或等于4 mg·L^-1的高氟水中,这种规律性变化更为明显; 土壤和地下水呈碱性、高HCO^-₃的化学特征以及区域地下水受蒸发浓缩作用影响是高氟水形成的水文地球化学背景条件; 方解石、萤石和石膏的溶解与沉淀平衡以及阴、阳离子交替吸附作用是高氟水形成和分布的主控因素。     

放电反应器内气液两相流混合过程的数值模拟

为了研究放电水处理技术中气液两相流的混合状况,对放电反应器内气液两相流混合过程进行了数值模拟,得到最佳气液两相混合条件.通过建立混合模型,在水流速度一定的条件下,在不同的气体流速和不同的出气孔个数的条件下进行了数值模拟计算,得到了不同工况下的YZ中心截面速度分布图,YZ中心截面水体积分数分布图,XY中心截面速度矢量分布...     

UWSNs节点运动模型及预测定位

为提高水下无线传感器网络(UWSNs)中动态节点的定位精度,降低通信能耗,提出采用节点的运动模型实现预测定位.考虑到近海监控网络中,潮汐运动是海水运动的主要成因,以粗略的近海潮汐运动模型为基础,以高斯径向基函数作为空间基函数构造节点的运动模型;利用K-medoids方法对模型中的高斯径向基函数中心进行聚类优化;提出了采用扩展卡尔曼滤波的方法实现模型系数的估计.考虑到普通节点与锚节点运动的空间相关性,设计了与到锚节点的距离相关的权重系数,以锚节点的运动模型系数估计普通节点运动模型中的系数,进而完成自身定位.对东经117.25°—132.2°,北纬24°—43.45°海域UWSNs的节点定位性能进行仿真分析,结果表明:所提出的节点预测定位方法的定位性能较高,定位覆盖度和定位精度高于SLMP方法和MP-PSO方法,平均通信能耗低于SLMP方法和MP-PSO方法.所提出的节点预测定位方法适用于大规模水下动态无线传感器网络定位.     

甲醇水溶液结构和扩散性质的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同浓度甲醇水溶液的热力学、微观结构和动力学性质。模拟发现随着甲醇浓度的增加，溶液的超额混合焓呈先降低后增加的趋势，在XM（摩尔分数）为0．36时出现最小值，与实验结果相当吻合；甲醇分子配位圈内水分子的配位数NMw随甲醇浓度的增加而减小，水分子配位圈内水分子的配位数Nww也随甲醇浓度的增加而减小；溶质的加入使水分子间的间隙变小，配位数Nαβ与组成XM呈线性关系。     

基于GIS和PCA的冬小麦需水量影响因子分析

影响作物需水量的各因子之间由于存在相关性,不仅难以满足传统的回归分析方法对独立变量的要求,而且会影响大尺度数据处理的运行效率.采用主成分分析方法和GIS技术,对影响作物需水的主导因子进行识别分析.结果表明:热力因子和水分因子相互作用共同构成影响作物需水量的第1主成分,其空间分布呈西北到东南逐渐升高趋势;第2主成分主要为动力因子,基本上是从西向东逐渐增高;热力因子的生育期平均最高温度为第3主成分,在石家庄、邢台等地出现一相对低值区;而第4主成分坡向的空间分布没有明显规律,低值区与高值区相互交错,但都是在地形变化较大的地区,表明微地形也具有一定影响,但其贡献率仅为总信息量的6.64%,不考虑其影响也能反映华北地区冬小麦需水量空间分布大的趋势.     

超/近临界区含水量对乙酸丁酯酯交换反应的影响

为了阐明超/近临界区有机合成反应中水的作用机制,以乙酸丁酯与甲醇的酯交换反应作为模型体系,测定了240～320 ℃下不同水体积分数对乙酸丁酯酯交换反应的影响.以260 ℃的典型结果为例,实验结果可以分成3个区域：当水体积分数<3.2％时,乙酸丁酯的转化率随水体积分数增加而显著降低;水体积分数在3.2%～11.8％区域,乙酸丁酯转化率变化较少;当水体积分数超过11.8％后,乙酸丁酯转化率随着水体积分数增加快速上升.结果表明：水在该体系中同时起到了溶剂、反应物和催化剂的作用,同时水在超临界区和近临界区起的主要作用是不同的.     

Comparative Study of Radial Basis Functions for PDEs with Variable Coefficients

径向基函数求解变系数偏微分方程的比较研究

王福章^1,2,李丛丛³,郑克红⁴

（1. 徐州工程学院 数学与统计学院,徐州 221018;

2. 淮北师范大学 数学科学学院, 淮北 235000;

3. 澳门大学 数学系, 澳门 999078,中国

4. 南昌工程学院 水利与生态工程学院, 南昌 330099）

摘要：径向基函数在数值模拟偏微分方程过程中起着重要作用。由于径向基函数不需要网格划分,因此径向基函数是求解各种类型偏微分方程的一个非常强大的工具。本文利用三种常用径向基函数：Multiquadric、圆锥(Conical)和高斯(Gaussian)径向基函数,求解变系数偏微分方程。数值结果表明,这三种径向基函数对于许多问题都的求解具有较好的数值模拟结果。此外,圆锥径向基函数比其余两个径向基函数具有更稳定的数值模拟结果。通过比较三种常用的径向基函数,可以获得最佳的求解精度。

关键词：径向基函数,偏微分方程,变系数

     

氨基酸氟硼酸离子液体摩尔溶解焓的研究

以甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和氟硼酸为原料,采用一步法合成了2种氨基酸氟硼酸离子液体,并在298.15K下利用恒温溶解热测定系统对合成的氨基酸阳离子型离子液体进行摩尔溶解热的研究。首先对不同浓度的离子液体稀水溶液进行溶解焓的测定,然后借助Pitzer电解质溶液理论计算得到各化合物的标准摩尔溶解焓及相应的Pitzer焓参数,估算了离子液体的水化焓,并且将不同类型离子液体的结果进行了比较。估算出的甘氨酸阳离子的水化焓小于咪唑类阳离子,而甘氨酸阴离子的水化焓也小于氟硼酸阴离子。