1115.亞超臨界環(huán)境下氣液界面特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬

1、碩士學(xué)位論文亞／超臨界環(huán)境下氣液界面特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬MolecularDynamicsSimulationofLiquid—GasInterfaceinSub，supercriticalSurroundings學(xué)號(hào)：呈l星三鯉籩完成日期：201505大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要?dú)庖航缑媸侵覆煌膬上辔镔|(zhì)在相交時(shí)所形成的具有一定厚度和體積的相間物理分界面，一般簡(jiǎn)稱為界

2、面。在全球能源緊缺的背景下，能夠全面清晰的了解氣液界面行為對(duì)于改善噴霧混合過程，獲得高能效低排放的內(nèi)燃機(jī)顯得尤為重要。氣液界面的微觀性和不穩(wěn)定性使得采用理論分析和實(shí)驗(yàn)方法研究界面特性十分困難，因此本文采用分子動(dòng)力學(xué)微觀數(shù)值模擬方法從單液滴蒸發(fā)與納米尺度噴射流動(dòng)兩個(gè)熱力學(xué)過程對(duì)氣液界面行為開展微觀研究，揭示氣液界面行為隨環(huán)境條件變化的微觀機(jī)理。單液滴蒸發(fā)方面，采用液體模擬的優(yōu)化全原子勢(shì)函數(shù)(OPLSAA)對(duì)正庚烷在亞／超臨界環(huán)境下的氣液界

3、面性質(zhì)進(jìn)行平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬。真空環(huán)境下，得到氣液相密度、界面厚度及界面張力等性質(zhì)隨模擬分子數(shù)、截?cái)喟霃郊澳M溫度的變化規(guī)律，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比；在真空以及由氮?dú)庑纬傻膩啠R界環(huán)境下，給出流體由亞臨界過渡到超臨界狀態(tài)時(shí)的溫度分布情況，總結(jié)了氣液界面性質(zhì)隨模擬環(huán)境的變化規(guī)律：隨模擬環(huán)境由亞臨界過渡到超臨界，氣、液相密度差及界面張力減小，界面厚度增大。在低超臨界狀態(tài)下，界面性質(zhì)與亞臨界狀態(tài)尚無本質(zhì)區(qū)別，僅當(dāng)達(dá)到較高超臨界狀態(tài)時(shí)，流體才表現(xiàn)

4、出明顯的超臨界特征。納米噴射流動(dòng)MD模擬中，考察了聯(lián)合原子勢(shì)對(duì)正庚烷界面行為描述的精確性，進(jìn)而采用聯(lián)合原子力場(chǎng)探索了噴孔直徑、推射速度等因素對(duì)納米射流形成的影響規(guī)律，重點(diǎn)考察了納米射流噴入由氮?dú)庑纬傻某R界環(huán)境后，氣液界面行為的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：較小的噴孔直徑使得射流分散，只有當(dāng)孔徑大至7～8個(gè)正庚烷分子長(zhǎng)度時(shí)才能形成穩(wěn)定射流；對(duì)正庚烷流體的推射速度同樣要大至200～300m／s時(shí)才能獲得穩(wěn)定的噴射流動(dòng)；高溫高壓環(huán)境使氣液相密度差