1115.亞超臨界環(huán)境下氣液界面特性的分子動力學模擬

1、碩士學位論文亞／超臨界環(huán)境下氣液界面特性的分子動力學模擬MolecularDynamicsSimulationofLiquid—GasInterfaceinSub，supercriticalSurroundings學號：呈l星三鯉籩完成日期：201505大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要氣液界面是指不同的兩相物質(zhì)在相交時所形成的具有一定厚度和體積的相間物理分界面，一般簡稱為界

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于改善噴霧混合過程，獲得高能效低排放的內(nèi)燃機顯得尤為重要。氣液界面的微觀性和不穩(wěn)定性使得采用理論分析和實驗方法研究界面特性十分困難，因此本文采用分子動力學微觀數(shù)值模擬方法從單液滴蒸發(fā)與納米尺度噴射流動兩個熱力學過程對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理。單液滴蒸發(fā)方面，采用液體模擬的優(yōu)化全原子勢函數(shù)(OPLSAA)對正庚烷在亞／超臨界環(huán)境下的氣液界

3、面性質(zhì)進行平衡分子動力學模擬。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)、截斷半徑及模擬溫度的變化規(guī)律，并與實驗值進行對比；在真空以及由氮氣形成的亞／超臨界環(huán)境下，給出流體由亞臨界過渡到超臨界狀態(tài)時的溫度分布情況，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，僅當達到較高超臨界狀態(tài)時，流體才表現(xiàn)

4、出明顯的超臨界特征。納米噴射流動MD模擬中，考察了聯(lián)合原子勢對正庚烷界面行為描述的精確性，進而采用聯(lián)合原子力場探索了噴孔直徑、推射速度等因素對納米射流形成的影響規(guī)律，重點考察了納米射流噴入由氮氣形成的超臨界環(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，只有當孔徑大至7～8個正庚烷分子長度時才能形成穩(wěn)定射流；對正庚烷流體的推射速度同樣要大至200～300m／s時才能獲得穩(wěn)定的噴射流動；高溫高壓環(huán)境使氣液相密度差