自由旋转珠杆链分子模型的Brown动力学模拟

利用聚合物分子理论,推导了自由旋转珠杆链分子模型在广义坐标下的伊藤型随机微分方程(朗之万方程),构造了相应的Brown动力学模拟算法,首次研究了该模型在定常剪切流和拉伸流中的动力学行为及其流变性质,并在微机上利用MATHE-MATICA软件实现了流动中高分子微观结构形态演变的动态显示.     

分子尺度的复杂反应体系动力学模拟(Ⅰ) 原料分子的Monte Carlo模拟

以DCC I工艺的工业常规分析数据为基础 ,采用MonteCarlo模拟和结构导向集总相结合的方法在分子尺度上对复杂反应体系的动力学进行研究 .主要介绍了如何将原料转化为 10 0 0个分子 ,每个分子又以 19个特征表示的原料分子的MonteCarlo模拟 .结果表明生成的分子能很好地反映原料的特性 ,对原料性质的预测值和标定数据吻合得较好     

分子尺度的复杂反应体系动力学模拟（Ⅰ）原料分子的Monte Carlo模拟

以DCC-I工艺的工业常规分析数据为基础,采用Monte Carlo模拟和结构导向集总相结合的方法在分子尺度上对复杂反应体系的动力学进行研究.主要介绍了如何将原料转化为1000个分子,每个分子又以19个特征表示的原料分子的Monte Carlo模拟.结果表明生成的分子能很好地反映原料的特性,对原料性质的预测值和标定数据吻合得较好.     

活度系数模型的分子模拟校验

基于作者用Monte Carlo方法模拟Lennard-Jones模型流体所获得的G~E数据,检验了Wilson、NRTL、UNIQUAC和Wang-Chao 4种活度系数模型.检验中选用了不同定义的局部组成和配位数表达式,将模型流体的分子参数代入上述各模型中,考察了分子尺寸、相互作用能、组成、温度、压力等变量的影响.通过对上述模型分子假设的微观分析,指出了它们理论基础中的不足,为今后的改进提供了依据.     

基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法研究进展

结构模型的构建是多孔炭材料结构表征、“构效”关系探究、吸附模拟研究等的前提和基础。本文对基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法、应用及特点进行了综述性评介,以挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）吸附净化用活性炭的选型需求为导向,分析各种模型构建方法的适用性。结果表明,由片段单元组装构成多孔炭结构的早期模型,能展现多孔炭材料的部分表观性质,但对多孔炭吸附性能的解析与机理阐释尚缺乏指导意义。多孔炭结构模型构建方法可归为仿真过程法和结构重建法,前者适于炭材料微观结构演变的研究,但所需算力高;后者通过拟合多孔炭的实验、表征数据、在一定约束条件下重建模型,其中的随机填充法可以针对性地调控模型的孔结构和官能团,应用于吸附模拟研究时有助于确定吸附特定VOCs的最优孔结构、筛选合适的活性炭,进而指导多孔炭材料的制备。然而,对包括随机填充法在内的结构重建法,尚需掌握量化调控结构模型孔结构、表面官能团的方法与关键参数,发展能够进行多参数、多指标“构效”关系研究的多尺度化模型,才能对多孔炭材料的实际应用提供指导。     

催化裂解过程分子尺度反应动力学模型研究

以工业数据为基础,运用结构导向集总方法来构造烃分子,对催化裂解原料油进行了分子尺度上的Monte Carlo模拟.在深入研究催化裂解反应机理的基础上,以原料油模拟产生的分子矩阵作为反应物分子,将结构导向集总方法与Monte Carlo方法相结合,建立了催化裂解过程分子尺度的反应动力学模型.结果表明:Monte Carlo方法可以在分子尺度上实现对催化裂解原料较好的模拟,产品产率和汽油组成与实际值能较好地拟合.且随着虚拟分子数的增加,对原料油性质和反应结果的模拟计算精度提高;模型具有较好的适应性和外推性.     

模型流体超额Gibbs自由能的计算机分子模拟方法

<正>通过计算机分子模拟,可以直接得到体系的一些与其内分子的空间坐标有关的力学性质, 如内能、压力和密度等。然而要直接计算体系的与墒有关的性质,如GibbS自由能,目前仍十 分困难。     

蒸汽热裂解反应动力学模型的研究进展

分析了现有4种蒸汽热裂解动力学模型的优缺点和局限性,同时介绍了利用分子模拟手段进行的分子尺度动力学模型的研究进展.通过对上述文献的分析、总结,提出了对今后裂解动力学研究方法的一些看法,认为应建立具有一定外推性和有一定准确度预测性的动力学模型,充分考虑不同分子结构的烃类在裂解自由基反应过程中动力学规律的不同,进一步完善目前已建立的模型及所用的数学手段,对复杂原料的实验研究应将分子模拟得到的预测结果通过理论分析得到的新观点进行实验.     

分子水平动力学模型在催化裂化反应中的应用

催化裂化反应作为一个重要的原油二次加工过程,反应中存在成百上千的物质和化学反应,是一个典型的复杂反应体系,建立这些复杂反应的分子水平动力学模型是动力学研究的重点之一。开发分子水平动力学模型对认识催化裂化反应和工艺开发具有重要的理论和现实意义。本文详细地介绍了近年来国内外催化裂化反应分子水平动力学模型具有代表性的研究成果,对比了单事件模型、结构导向型集总、KMT、熵近似因子模型以及结构化模型等动力学模型的特点、使用范围及优缺点。指出建立更为细致的分子水平动力学模型来预测关键组分的收率、产物的组成和性质将是催化裂化动力学模型研究领域以后发展的主要方向。     

不同二异氰酸酯三聚反应分子模拟与反应动力学研究

利用DMol3分子模拟软件对二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)3种异氰酸酯自聚反应进行了模拟计算;利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对不同异氰酸酯在催化剂2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)作用下的三聚反应进行了跟踪,研究了不同催化剂用量、反应温度、反应时间下3种异氰酸酯的自聚反应动力学。结果表明,异氰酸酯自聚反应倾向生成稳定的六元环结构;3种异氰酸酯三聚反应均为二级反应,MDI在加入催化剂质量分数0.05%时,反应的活化能为26.1 kJ/mol,IPDI和HMDI在加入催化剂质量分数2%时,反应的活化能分别为13.5 kJ/mol和49.9 kJ/mol。     

离子水化的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法在 2 98 1 5K及无限稀释条件下对Li+、Na+、K+、F- 、Cl- 5种单个离子的水化现象进行研究 模拟得到了离子溶液体系一幅清晰的微观物理图像 ,阳离子周围的水分子以氧来靠近阳离子 ,而阴离子周围的水分子则以其中某一个氢来逼近阴离子 提出了一个“水化因子”的新概念来定量地表征离子水化的强弱 ,阳离子水化的强弱顺序为Li+>Na+>K+ 阴离子水化强弱顺序为F- >Cl- 对于水化作用较强的Li+,其虽有第二配位圈 ,但并无水化 离子的Pauling半径大小是决定离子水化强弱的关键因素 ,这些信息将为建立相应的分子热力学模型提供基础     

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综的分子动力学模拟,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的氢键配位数约为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基础。     

同核双原子分子流体液汽界面的分子动力学模拟研究

引言流体的界面性质是化工、冶金、材料等工业生产和设计过程中所需的重要基础物性,近年来采用分子模拟方法从微观角度考察流体界面性质的研究日趋活跃。界面体系的分子模拟较为复杂、费时。目前对简单的球形单原子模型流体及其二元混合物液汽界面体系的研究已较为深入,如Holcomb等采用分子动力学（MD）模拟方法较系统地对Lennard-Jones(LJ）流体的液汽界面进行了研究;郭明学和李以圭采用等概率扰动MonteCarlo（MC）模拟方法考察了方阱流体的液汽界面,但对多原子非球形分子模型流体液汽界面体系的研究报道则很少,只有Thompson,Gu…     

循环流化床多组分颗粒气固两相流动模型和数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑多组分颗粒中颗粒组分与颗粒组分、颗粒组分内颗粒之间的相互作用以及气体与颗粒之间的相互作用,提出多组分颗粒非等温颗粒气固两相流动模型.以颗粒压力、径向分布函数、黏度、颗粒碰撞耗散等耦合各颗粒组分间和颗粒间的相间作用.采用大涡模拟方法模拟气相湍流流动.提出了多组分颗粒的径向分布函数计算方法.对循环流化床上升管中双组分颗粒气固两相流动特性进行了数值模拟,模拟结果揭示了上升管中双组分颗粒气固两相流动的环-核流动结构,得到了平均颗粒粒径的轴向和径向分布规律,计算结果与文献中实验结果相吻合.     

有机物在超临界CO2中无限稀释扩散系数的分子动力学模拟

根据物质的实验临界常数或与物质最基本分子结构相关的Joback或Lydersen临界常数估算法得到物质的临界常数,结合Lennard-Jones流体的对比状态方程,按照对应态原理得到了38种有机物分子的新的Lennard-Jones位能参数。由这些位能参数结合简单的组合规则,首次对一些高附加值的复杂实用有机物在313.15　K、16MPa的超临界CO     

有机物在超临界CO_2中无限稀释扩散系数的分子动力学模拟

根据物质的实验临界常数或与物质最基本分子结构相关的Joback或Lydersen临界常数估算法得到物质的临界常数,结合Lennard-Joned流体的对比状态方程,按照对应态原理得到了38种有机物分子的新的Lennard-Jones位能参数.由这些位能参数结合简单的组合规则,首次对一些高附加值的复杂实用有机物在313.15 K、16 MPa的超临界CO_2中的无限稀释扩散系数采用分子动力学模拟的方法进行了研究.模拟结果表明,采用这种新思路可以有效地预测超临界体系的扩散性质,满足超临界萃取工艺开发和设计的需要.     

H型气体水合物结构稳定性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法首次对H型气体水合物的晶体结构及稳定性进行了研究,得到H型气体水合物中各分子（原子）作用点之间的径向分布函数．在此基础上,通过计算水合物晶格上水分子的平动均方置换、取向均方置换以及取向自关联函数,考察了温度和客体分子对H型气体水合物结构稳定性的影响．结果表明：在水合物生成条件下,水合物晶体结构的稳定性依赖于晶体胞腔空穴中的客体分子;而对温度的变化则不太敏感．     

SIMULATION OF TRANSPORT DYNAMICS IN FLUIDIZED-BED DRYERS

ABSTRACT

A mathematical model for predicting three-dimensional, two-phase flow, heat and mass transfer inside fluidized-bed dryers has been developed. The model consists of the full set of partial-differential equations that describe the conservation of mass, momentum and energy for both phases inside the dryer, and is coupled with correlations concerning interphase momentum-, heat-, and mass-transfer.

It is shown that the model can predict the most important engineering aspects of a fluidized-bed dryer including pressure drop, particle holdup, temperature distribution in both phases as well as drying efficiency all over the fluidized-bed. Plug-flow conditions are predicted for the gas phase, while back-mixing is predicted for the particles.

The effect of particle mass-flow-rate on fluidized-bed dryer performance is evaluated. It is shown that the lower the particle mass flow-rate, the more intense the horizontal moisture gradients, while the higher the particle rate the more uniform the moisture distribution throughout the bed.     

ON BROWNIAN DYNAMICS WITH HYDRODYNAMIC WALL EFFECTS: A PROBLEM IN DIFFUSION NEAR A FIBER,AND THE MEANING OF THE NO-FLUX BOUNDARY CONDITION

An analysis is presented of the steady-state diffusion of spherical Brownian partcles through an effectively infinite expanse of fluid perforated by a circular cylindrical fiber. Detailed Stokes-flow calculations quantify the solute-fiber hydrodynamic interaction in three regimes covering the full range of solute-fiber separations, and lead to an approximate expression for the position-dependent diffusion dyadic. Thereafter, solution of the pertinent Brownian dynamic problem yields the perturbation caused by the fiber to a linear variation of the solute concentration. The results illustrate a general conclusion, derivable by simple scaling arguments, that the normal derivative of the solute concentration must tend to zero with decreasing solute-wall gap ε as [ln(1/ε)]^?1