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CH4/H2O/CO2在煤大分子中自扩散的分子模拟

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煤矿安全 2024年第9期55卷 85-93页

作者：许将陈倩李居云西安煤航遥感信息有限公司陕西省地质调查院

通过巨正则蒙特卡罗和分子动力学方法,计算不同系综条件下CH4、CO2、H2O在煤分子中的扩散系数,并考察了温度和压力的影响。结果表明:在NPT系综下,随着温度的升高,CH4和CO2的扩散系数逐渐增大,H2O的扩散系数呈现波动式增加;在每个温度下,... 详细信息

通过巨正则蒙特卡罗和分子动力学方法,计算不同系综条件下CH4、CO2、H2O在煤分子中的扩散系数,并考察了温度和压力的影响。结果表明:在NPT系综下,随着温度的升高,CH4和CO2的扩散系数逐渐增大,H2O的扩散系数呈现波动式增加;在每个温度下,H2O扩散系数均大于CH4和CO2;扩散活化能表现为E（H2O）2）4）,表明CH4的扩散最难发生,CO2的扩散更容易发生;随着压力的升高,各种气体分子的溶胀率逐渐越大;高压时,分子溶胀作用显著,预示着H2O和CO2吸附在提高煤层气采收率过程中可以引起显著的煤基质溶胀,从而导致气体传输通道变窄,不利于煤层气的产出;CH4、H2O和CO2扩散活化能均随着压力的升高而逐渐升高,且增幅有增大的趋势,预示着在压力较高时激活CH4、H2O和CO2扩散需要克服更高的分子结构能垒,CO2应以较快的速度注入煤体中,从而提高煤层气采收率。

关键词：煤层气采收率 CH4/CO2/H2O 煤大分子自扩散分子结构能垒活化能

自扩散过程中聚二甲基硅氧烷印章微结构表面力学性能研究

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高分子学报 2023年第7期54卷 1113-1121页

作者：夏栩婷任俊杨彧涵刘禹王晓龙江南大学机械工程学院无锡214122 中国科学院兰州化学物理研究所兰州730000

为了探究微接触印刷时,有机溶剂在聚二甲基硅氧烷(PDMS)内部微纳孔隙中自扩散对PDMS印章表面微结构的影响,制备了一系列具有不同高宽比微结构、不同墨水含量以及不同交联剂比例的PDMS印章,并进一步揭示了高宽比、墨水自扩散程度以及交... 详细信息

为了探究微接触印刷时,有机溶剂在聚二甲基硅氧烷(PDMS)内部微纳孔隙中自扩散对PDMS印章表面微结构的影响,制备了一系列具有不同高宽比微结构、不同墨水含量以及不同交联剂比例的PDMS印章,并进一步揭示了高宽比、墨水自扩散程度以及交联剂比例对印章表面微结构的模量、黏附力和几何尺寸的影响.该结果可用于作为制备具有较高结构稳定性和印刷精度的PDMS弹性印章的参考基础.

关键词：微接触印刷自扩散聚二甲基硅氧烷原子力显微镜结构稳定性

密集剪切颗粒流中速度波动和自扩散特性的离散元模拟

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物理学报 2014年第13期63卷 254-262页

作者：孟凡净刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

分析了平行板间密集剪切颗粒流的平均速度、速度波动、区域划分和自扩散特性.为了分析以上问题,建立了平均固体体积分数为0.80剪切平行板间密集颗粒流的离散元物理模型.研究结果表明:间隙间颗粒的平均速度从上到下逐渐增大,波动速度恰... 详细信息

分析了平行板间密集剪切颗粒流的平均速度、速度波动、区域划分和自扩散特性.为了分析以上问题,建立了平均固体体积分数为0.80剪切平行板间密集颗粒流的离散元物理模型.研究结果表明:间隙间颗粒的平均速度从上到下逐渐增大,波动速度恰好相反;纵向的平均速度、波动速度较小,这一点稀疏剪切颗粒流正相反;根据剪切率和平均速度大小把间隙间纵向区域依次划分为类固体、振荡和类流体区域,并得出了波动速度对剪切率的依赖关系;间隙间颗粒的自扩散主要集中在横向,而稀疏剪切颗粒流在纵向的自扩散同样较突出.通过对流变和扩散特性的模拟分析,直观地反映了颗粒的微观流变特性,有益于密集剪切颗粒流的流变机理的研究.

关键词：密集颗粒流离散元流变自扩散

具有表面弛豫的液体自扩散的Monte Carlo模拟

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计算物理 2009年第1期26卷 42-48页

作者：蔡淑惠陈巧龙蔡聪波厦门大学物理系和通信工程系福建厦门361005

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Carlo随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度... 详细信息

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Carlo随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度随时间的变化,导出将NMR弛豫参数和随机行走参数联系在一起的表达式.结果表明:在快扩散区,液体的核自旋磁化强度随弛豫时间呈单指数衰减,且自扩散系数在短时情况下独立于表面弛豫率;在慢扩散区,液体的核自旋磁化强度衰减和自扩散系数在短时情况下均与表面弛豫率无关.模拟结果与理论分析相吻合,可用于求解介质的表面积与体积之比及孔径大小等结构信息.

关键词：自扩散表面弛豫磁化强度衰减 Monte Carlo模拟

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致密气自扩散渗流模型

石油学报 2020年第6期41卷 737-744页

作者：金衍韦世明陈康平夏阳中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室亚利桑那州立大学

致密气藏已经开始在世界上大规模开发,但其基本渗流机理尚不明确,现有渗流模型难以对生产数据进行完善的解释。笔者介绍并通过实例对Jin和Chen (2019)提出的新渗流模型及其适用性进行了研究。Jin和Chen从可压缩流体的N-S方程出发,基于Kl... 详细信息

致密气藏已经开始在世界上大规模开发,但其基本渗流机理尚不明确,现有渗流模型难以对生产数据进行完善的解释。笔者介绍并通过实例对Jin和Chen (2019)提出的新渗流模型及其适用性进行了研究。Jin和Chen从可压缩流体的N-S方程出发,基于Klainerman和Majda(1982)的小马赫数流动理论,利用渐近展开,多尺度分析和体积平均升尺度技巧,得到了时间尺度大于声波时间尺度时致密气藏一次开采油藏尺度下新的渗流方程。新的渗流方程反映了致密气藏一次开采完全是由气体的膨胀性驱动的物理本质,其扩散系数与孔隙度和气体黏度成正比,与气体密度成反比。通过实例对比自扩散模型与目前基于Darcy定律及其修正的渗流模型发现,Darcy渗流以及组合流动模型得到的气体产量仅在生产压差较小时才能与实际生产数据吻合,此时的产量较小;生产压差越大,Darcy渗流模型与实际生产数据偏差越大;而自扩散模型计算的产量能够较好地拟合实际生产数据。

关键词：致密气渗流机理一次开采可压缩流体N-S方程自扩散生产

PuO_2 Σ5对称晶界附近氧的自扩散行为

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原子能科学技术 2012年第12期46卷 1409-1413页

作者：黄河赖新春敖冰云张庆瑜表面物理与化学国家重点实验室四川绵阳621907 大连理工大学三束材料改性重点实验室辽宁大连116024

本文采用分子动力学研究了PuO2∑5对称晶界附近氧的自扩散行为。结果表明:晶界能在较大程度和范围内影响氧原子的自扩散能力,晶界的存在加速了氧原子在其附近的扩散;随着氧原子与晶界界面距离的增加,其扩散能力逐渐降低;氧原子在晶界附... 详细信息

本文采用分子动力学研究了PuO2∑5对称晶界附近氧的自扩散行为。结果表明:晶界能在较大程度和范围内影响氧原子的自扩散能力,晶界的存在加速了氧原子在其附近的扩散;随着氧原子与晶界界面距离的增加,其扩散能力逐渐降低;氧原子在晶界附近的扩散呈各向异性,其在垂直于晶界界面上的扩散能力大于平行于晶界界面上的扩散能力。

关键词： PuO2 自扩散对称晶界

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Al表面的“类液”结构及其自扩散通道

物理学报 2011年第6期60卷 564-571页

作者：汤富领陈功宝谢勇路文江兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

应用分子动力学方法,采用嵌入势模型在熔点下和熔点上对Al(001),(110)和(111)表面的原子结构和自扩散现象进行研究.发现这些表面的第一层原子在低于熔点时,Al(110)面在700±10K,Al(001)面在860±10K,Al(111)面在930±10K呈现明显自扩散... 详细信息

应用分子动力学方法,采用嵌入势模型在熔点下和熔点上对Al(001),(110)和(111)表面的原子结构和自扩散现象进行研究.发现这些表面的第一层原子在低于熔点时,Al(110)面在700±10K,Al(001)面在860±10K,Al(111)面在930±10K呈现明显自扩散且最终转变为"类液"结构,而其余各层仍保留有序状态.对这种"类液"结构进行均方位移、结构有序参数、径向分布函数和z向粒子密度分析,发现其结构和扩散行为与熔化的Al表面不同,并能在一定温度区间稳定存在.在"类液"结构中,自扩散发生在第一层原子,且绝大多数发生在与表面平行而非垂直的方向上;一部分扩散发生在原表面的最外层内,更多的扩散发生在原表面的最外层之外.3个"类液"表面的主要扩散通道不同:Al(110)面主要在表面之上沿[001]方向、Al(001)面沿[110]和[110]方向扩散的概率大致相同,Al(111)面沿[110],[101]和[011]方向扩散的概率大致相同.在"类液"结构中没有发现层间扩散.

关键词：表面结构分子动力学自扩散

基于蒙特卡罗仿真的脑内部组织水分子自扩散模型研究

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生物医学工程学杂志 2010年第3期27卷 481-484页

作者：吴占雄朱善安 Bin He 浙江大学电气工程学院杭州310027 Department of Biomedical Engineering University of Minnesota USA 55455

水分子自扩散特性的研究不仅对脑内部组织生理解剖结构信息的获取具有极其重要的意义,而且对于某些药物在脑内扩散传递过程的研究也有重要参考价值。从脑内部组织具有的生理结构特点出发,总结水分子自扩散模型,并利用蒙特卡罗仿真计算... 详细信息

水分子自扩散特性的研究不仅对脑内部组织生理解剖结构信息的获取具有极其重要的意义,而且对于某些药物在脑内扩散传递过程的研究也有重要参考价值。从脑内部组织具有的生理结构特点出发,总结水分子自扩散模型,并利用蒙特卡罗仿真计算不同结构条件下的水分子自扩散系数。蒙特卡罗仿真计算结果与Latour扩散模型计算结果比较表明,随着扩散加权时间的延长,两个结果越来越接近,进一步验证了Latour模型是一个长扩散加权时间模型。

关键词：自扩散扩散加权成像蒙特卡罗仿真 Latour扩散模型

用分子动力学方法研究Ag(001)表面吸附原子的自扩散现象

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物理学报 1997年第12期46卷 2418-2425页

作者：庄军刘磊复旦大学物理系

用分子动力学方法研究了单个吸附原子在Ａｇ（００１）表面的自扩散现象，其中相互作用势采用了更适合于表面特性的表面嵌入势（ＳＥＡＭ势）．观察到了丰富的扩散机制，包括简单交换机制、复杂交换机制、跳跃机制及一种新的渡越机制．... 详细信息

用分子动力学方法研究了单个吸附原子在Ａｇ（００１）表面的自扩散现象，其中相互作用势采用了更适合于表面特性的表面嵌入势（ＳＥＡＭ势）．观察到了丰富的扩散机制，包括简单交换机制、复杂交换机制、跳跃机制及一种新的渡越机制．提出了复杂交换机制的另一种竞争交换模型．对所有扩散机制的统计结果表明，吸附原子与表面原子间的交换扩散占主导．另外，由吸附原子扩散的Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ行为及能量弛豫方法计算得到了简单交换机制的激活能为０３９ｅＶ，它小于跳跃机制的激活能０４７ｅＶ．

关键词：表面物理银分子动力学吸附原子自扩散