丁二酰亚胺类分散剂在伪烟炱表面吸附行为的分子动力学模拟

丁二酰亚胺类分散剂是一种典型的用于各种润滑油中的无灰分散剂。由于烟炱颗粒结构的复杂性，从实验研究的角度对分散剂的作用机理尚未给出满意的解释。本文应用分子动力学模拟方法，研究了丁二酰亚胺类分散剂模型分子在伪烟炱表面的吸附行为。模拟结果可以为分散剂的分子设计提供参考。     

分子模拟方法在极压抗磨剂研究中的应用

简要概述了分子模拟方法在润滑油基础油和添加剂研究中的应用,主要为化合物的作用机理及分子结构对性能的影响。对分子模拟在极压抗磨剂作用过程中的研究进展进行了总结,分析了分子与金属表面作用前的分解机理,极压抗磨剂与金属表面反应过程中的化学作用位点及诱导因素,探讨了生成反应膜发挥抗磨作用的结构内因,极压抗磨剂的结构与性能关系以及通过结构参数和吸附能预测抗磨性能的要点。     

聚合物共混体系阻隔模型和计算机模拟

为了研究聚合物共混体中分散相的形态和分布对共混物阻隔性能的影响，本文建立了分子扩散通过聚合物共混体系一般化的数学模型，并由蒙特卡罗方法模拟共混分散体系的分布，经计算机模拟计算后，得到片状的分散相具有较好的阻隔效果，该结论与实验结果相符。     

分子模拟在碳纳米管研究中的应用

碳纳米管作为一种新型材料，是目前科研的热点，分子模拟在其中已经得到了广泛应用，并对碳纳米管的应用具有较好的指导意义。本文介绍了近几年国内外应用分子模拟技术辅助碳纳米管研究的部分工作，主要包括碳纳米管力学性能和电学性能的模拟、碳纳米管储气能力和反应性能的研究，以及在聚合物／碳纳米管复合材料中的应用等。     

茂金属聚乙烯催化剂结构与活性关系的分子模拟研究

利用分子模拟技术对一系列茂金属聚乙烯催化剂的结构进行了优化，计算了乙烯插入过程中不同中间态产物的能量，考察了中间态产物的构象能与茂金属聚乙烯催化剂活性之间的关系。发现两种中间态产物构象能的差与活性之间有着很好的对应关系。这一规律可帮助优化茂金属聚乙烯催化剂的结构，理性开发性能更加优良的茂金属聚乙烯催化剂。     

纳米催化以及反应蒙特卡罗分子模拟研究进展

应用蒙特卡罗分子模拟方法来模拟化学反应(尤其是孔内的化学反应)是分子模拟领域里一个比较前沿、新兴的研究方向。该方法能够从分子的微观层次上来观察催化材料的：孔径大小、形状、表面非均匀性等性质以及温度、压力等变量对化学反应平衡和反应动力学的影响，从而能更好地把握化学反应的本质特征。本文首先介绍了研究和应用领域里所被关注的催化介孔材料以及表征这些材料的物理模型；随后，综述了采用蒙特卡罗分子模拟方法来模拟化学反应的一些算法和应用；最后，指出了反应分子模拟领域所面临的难点以及挑战。     

分子模拟方法研究纳米粒子环境行为——进展与方向

纳米粒子环境行为的研究方兴未艾,而实验研究往往不能全面解释其反应过程和机制,并存在时间-成本-效益等问题。近年应用分子模拟方法研究物质微观运动得到快速发展,其在揭示微观反应机制的优越性是对实验的有力补充。本文概述了国内外应用分子模拟研究纳米粒子环境行为的进展,包括大气中纳米粒子的形成过程、在水相中的团聚/分散和吸附行为、在生物相中与生物大分子间相互作用;总结了研究纳米粒子环境行为的常用分子模拟方法,并进一步展望了应用分子模拟方法研究纳米粒子环境行为的发展方向。     

基于Brenner作用势的碳纳米结构计算程序开发

数值模拟方法是当前人们研究纳米尺度结构的主要手段之一。以著名的分子模拟软件HyperChem为平台开发出基于第二代Brenner作用势的用户计算程序，并应用于各种碳纳米结构的分子力学模拟，相关计算结果已经在若干国际刊物上发表。     

二硝基甲苯加氢反应器气液两相的数值模拟

对二硝基甲苯加氢反应采用的六叶轮自吸式反应器进行改进,并对改进前后反应器的气液分散性能进行实验及计算流体力学(CFD)模拟研究;采用模拟软件ANSYS fluent对自吸式反应器分别在600 rpm、800 rpm、1000 rpm条件下进行数值模拟;获得了反应器内气液混合过程的流场、局部气含率和整体气含率。结果表明:反应器的局部气含率分布较均匀;近壁处设置挡板可以有效改善气液两相的分散性能;改进后的反应器使二硝基甲苯加氢反应的速度加快了近10%。     

低温流动改进剂在柴油蜡晶形成阶段的晶形控制作用

采用实验和分子动力学模拟结合的方法,考察了多种乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和聚甲基丙烯酸参酯(PMA)类低温流动改进剂(CFI),在蜡晶形成阶段,对蜡晶晶形的影响。结果表明,在蜡晶形成阶段,CFI通过改变柴油烃分子的排列方式和相互作用能,控制蜡晶形态,避免粒径较大且容易聚集的片状蜡晶生成。CFI分子保持伸展的构象,并对烃分子有较强的吸附能力,更利于其控制晶形作用的实现。CFI分子中的极性基团和非极性短支链可起到分散烃和分子保持聚合物分子的伸展构象的作用。CFI聚合物分子中含有较多连续的亚甲基结构有利于增强其吸附烃分子的能力。     

Accelerating dissipative particle dynamics with multiple GPUs

Dissipative particle dynamics (DPD) simulation is implemented on multiple GPUs by using NVIDIA’s Compute Unified Device Architecture (CUDA) in this paper. Data communication between each GPU is executed based on the POSIX thread. Compared with the single-GPU implementation, this implementation can provide faster computation speed and more storage space to perform simulations on a significant larger system. In benchmark, the performance of GPUs is compared with that of Material Studio running on a single CPU core. We can achieve more than 90x speedup by using three C2050 GPUs to perform simulations on an 80∗80∗80 system. This implementation is applied to the study on the dispersancy of lubricant succinimide dispersants. A series of simulations are performed on lubricant–soot–dispersant systems to study the impact factors including concentration and interaction with lubricant on the dispersancy, and the simulation results are agreed with the study in our present work.     

基于粒子系统的喷泉模拟*

提出了一种基于粒子系统和Particle System API的景物模拟方法,并采用Line方式取代传统的Point方式渲染粒子,结合纹理映射方法实现了多种喷泉模拟。实验证明用该方法模拟喷泉效果比较真实,速度快,在普通微机上可以得到令人满意的效果。     

短程力分子模拟在Hadoop上的实现及优化

在Hadoop开源云计算平台上运行分子模拟程序,具有节省软硬件投资、缩短模拟时间等研究意义。然而,该平台并不擅长科学计算类应用中所涉及的快速迭代和子任务间通信。为此,在原子分解法基础上提出了三种解决方案并利用"读写HDFS同步法"实现短程作用力有效的分子动力学模拟的并行算法。在一个Hadoop集群上测试和分析了程序的可扩展性、加速比和各部分耗时情况,结果表明在大规模体系模拟中有较好的效果,最高取得了28倍的加速比。实验证明,Hadoop并行技术在分子模拟中有着较高的经济价值和实用价值。     

分子动力学模拟蛋白质吸附过程中势能函数计算的分组简化

分子水平上理解蛋白质吸附的机理，是目前蛋白质工程、生物材料和生物医学领域中一个基本问题。本文根据蛋白质分子结构的特点，采用刚体模型，在NVT条件下，对聚十赖氨酸分子在固液界面上的吸附过程进行了分子动力学模拟。在计算过程中，通过对原胞内原子进行适当分组的方法改进，以求进一步提高对势能函数的计算速度。研究结果表明，适当分组的方法可以简化分子动力学模拟的计算过程，加快计算速度，而模拟结果反映了吸附过程中蛋白质分子构象变化过程。     

Molecular dynamics-based unstructured grid generation method for aerodynamic applications

A new approach to triangular mesh generation based on the molecular dynamics method is proposed. Mesh nodes are considered as interacting particles. After the node placement by molecular dynamics simulation, well-shaped triangles or tetrahedra can be created after connecting the nodes by Delaunay triangulation or tetrahedrization. Some examples are considered in order to illustrate the method’s ability to generate a mesh for an aircraft with a complicated boundary. Mesh adaptation technology for molecular dynamics simulation is presented.     

Coupled solid (FVM)–fluid (DSMC) simulation of micro-nozzle with unstructured-grid

The flow field and temperature distributions of free molecular micro-electro-thermal resist jet (FMMR) were studied resorting to DSMC–FVM coupled method. Direct simulation Monte Carlo (DSMC) method is the most useful tool to simulate the flow field of FMMR and unstructured grid is suitable for the flow simulation in a complicated region with tilted wall surface. DSMC code based on unstructured grid system was developed and the result was compared with that of structured grid and analytical solution to validate the reliability of the developed code. The DSMC method was then used to simulate the fluid flow in the micro-nozzle (Kn > 0.01) and the temperature distribution in the nozzle wall was obtained by the finite volume method (FVM). The Dirichlet–Neumann method was used to couple the wall heat flux and temperature between flow field and solid area. The effect of different income pressure was studied in detail and the results showed that the temperature of solid area changed drastically at different income pressure, so the commonly-adopted method of pre-setting boundary temperature before simulation was unreasonable.     

基于遗传算法混沌系统同步的研究

把混沌同步和混沌控制相结合, 利用引导混沌轨道的基本原理, 将模拟自然界生物进化过程的遗传算法用于混沌同步, 提出基于遗传算法引导混沌轨道, 从而实现混沌系统同步的新方法, 目的是使初始条件不同的混沌系统在小扰动作用下能迅速到达同步, 并采取策略使同步得以维持. 以H啨ｎｏｎＭａｐ系统为例的仿真表明, 用此方法实现同步效果良好.     

Parallel implementation of molecular dynamics simulation for short-ranged interaction

A parallel molecular dynamics simulation method, designed for large-scale problems, employing dynamic spatial domain decomposition for short-ranged molecular interactions is proposed. In this parallel cellular molecular dynamics (PCMD) simulation method, the link-cell data structure is used to reduce the searching time required for forming the cut-off neighbor list as well as for domain decomposition, which utilizes the multi-level graph-partitioning technique. A simple threshold scheme (STS), in which workload imbalance is monitored and compared with some threshold value during the runtime, is proposed to decide the proper time for repartitioning the domain. The simulation code is implemented and tested on the memory-distributed parallel machine, e.g., PC-cluster system. Parallel performance is studied using approximately one million L-J atoms in the condensed, vaporized and supercritical states. Results show that fairly good parallel efficiency at 49 processors can be obtained for the condensed and supercritical states (∼60%), while it is comparably lower for the vaporized state (∼40%).     

木瓜蛋白酶降解壳聚糖产物相对分子质量分布的模拟

为了掌握壳聚糖酶解过程产物相对分子质量分布,本文针对木瓜蛋白酶降解壳聚糖的特性,提出了“简化-复原”模拟方法,即在通过计算机随机模拟方法求出壳聚糖分子链序列分布的基础上,对其进行简化,通过统计学方法计算简化模型的相对分子质量分布,然后通过计算机随机模拟方法将简化模型产物分子复原,得到壳聚糖酶解产物相对分子质量分布。经实验论证,产物相对分子质量分布的模拟曲线和实验曲线的波峰对应的横坐标相吻合,而两者的高度并不完全一致,模拟结果能很好地反映出降解体系产物相对分子质量分布的趋势,可以作为降解产物相对分子质量分布优化控制的基础。