检索结果-南通市图书馆

二维有摩擦颗粒体系振动态密度与玻色峰的研究

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物理学报 2016年第3期65卷 206-213页

作者：牛晓娜张国华孙其诚赵雪丹董远湘北京科技大学物理系北京100083 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

利用颗粒离散元方法,研究了由2048个有摩擦的单分散圆盘颗粒组成的体系在各向同性压缩条件下,颗粒摩擦系数μ对颗粒体系结构与振动特性的影响.结果表明:固定压强下,随μ的增大,区分德拜标度与态密度平台的过渡频率ω*与玻色峰频率ωBP... 详细信息

利用颗粒离散元方法,研究了由2048个有摩擦的单分散圆盘颗粒组成的体系在各向同性压缩条件下,颗粒摩擦系数μ对颗粒体系结构与振动特性的影响.结果表明:固定压强下,随μ的增大,区分德拜标度与态密度平台的过渡频率ω*与玻色峰频率ωBP均向低频移动,玻色峰高度D(ωBP)/ωBP逐渐增加.主要原因是μ增大导致颗粒体系无序程度增加(平均配位数减小)而在ω>ω*处出现了大量额外模式.模式分析表明:低频(ω4.0)振动模式几乎为纯转动的局域化模式;并且随μ的增大,低频下平动模式更加局域化,同时低频转动模式的贡献也逐渐增加,暗示在高摩擦系数下低频转动模式产生更重要的影响.

关键词：颗粒物质振动态密度玻色峰模式分析

基于分子动力学的燃气机进气系统结冰特性研究

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基于分子动力学的燃气机进气系统结冰特性研究

作者：刘炀盐城工学院

学位级别：硕士

燃气轮机进气通道结冰现象对实际生产应用有重要影响,进气系统如果发生结冰,可能导致进气结构发生形变,不稳定的气流还会引发压气机喘振,冰粒脱离壁面进入压气机也可能导致机械损伤,最终可能导致燃气轮机性能降低甚至引发安全事故。进... 详细信息

燃气轮机进气通道结冰现象对实际生产应用有重要影响,进气系统如果发生结冰,可能导致进气结构发生形变,不稳定的气流还会引发压气机喘振,冰粒脱离壁面进入压气机也可能导致机械损伤,最终可能导致燃气轮机性能降低甚至引发安全事故。进气通道结冰的本质是由于液滴撞击冷壁面后温度下降至冰点而导致的结冰过程。本文从微观尺度出发,探究并分析了燃气轮机进气系统的结冰机理,并通过分子动力学模拟等理论手段,对水滴在撞击冷壁面后的结冰过程进行了深入剖析,同时对影响因素展开了更为详细的讨论。本文研究内容主要包括:(1)通过模拟不同温度冷壁面上液滴撞击,计算发现壁面温度对液滴结冰过程有着重要影响,即较大的温度梯度能够促进热量传递,使得液滴更快达到结冰温度阈值。(2)通过调整固液/液液势能参数比,模拟不同亲疏水性壁面上的液滴结冰现象。模拟结果显示,较高比值即表示更强的亲水性壁面,其温度传递速率更快且液滴在表面铺展直径更大。(3)利用非平衡动力学方法模拟计算固液界面热阻,模拟发现液体吸附层是影响热量传递的主要原因。设计不同方案考察固液界面热阻的影响因素,考虑热流密度、体系平衡温度和壁面亲疏水性质对界面热阻的影响。计算发现,热流密度对界面热阻近似无影响;而体系平衡温度对界面热阻有影响,随着温度升高界面热阻有所降低;亲疏水性对固液界面热阻影响较大,在一定范围内界面热阻随着亲水性的增强而降低。(4)通过计算原子振动态密度,发现液体吸附层的形成抑制了固体壁面原子的振动。随着壁面亲水性的提升,液态吸附层原子在中低频振动区域受到抑制,其振动峰值向高频域转移,这一变化减少了吸附层原子与壁面原子振动态的差异,进而增强了两者之间的导热性能。本研究探讨了液滴在冷壁面上的传热特性以及结冰行为,为深入理解固体表面液滴结冰机制并推动防冻技术的研发提供了重要参考。

关键词：燃气轮机水滴结冰分子动力学 LAMMPS 界面热阻亲疏水性振动态密度

石墨烯取向影响石墨烯/硝酸盐复合材料传热性能的分子动力学模拟

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复合材料学报 2022年第5期39卷 2495-2503页

作者：吴晨光李蓓武汉理工大学材料科学与工程学院材料基因工程研究中心武汉430070 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430070

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法,以二元硝酸盐Solar salt(NaNO_(3)和KNO_(3)质量比为6∶4)为基体,石墨烯为填料,研究了石墨烯取向对石墨烯/硝酸盐复合材料界面热导的影响。研究发现,随着石墨烯平面与热流方向夹角的减小,体系热流密度... 详细信息

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法,以二元硝酸盐Solar salt(NaNO_(3)和KNO_(3)质量比为6∶4)为基体,石墨烯为填料,研究了石墨烯取向对石墨烯/硝酸盐复合材料界面热导的影响。研究发现,随着石墨烯平面与热流方向夹角的减小,体系热流密度升高、温差下降,界面热导从46.36 MW·m^(−2)·K^(−1)提升至80.03 MW·m^(−2)·K^(−1)。对复合材料中的原子振动态密度和微观结构进行表征,结果发现,随着石墨烯与热流夹角减小,界面处的热流从跨石墨烯平面运输转变为沿石墨烯平面的高效率运输,且加入石墨烯后硝酸盐会形成密度较大的致密层结构。同时,采用有效介质理论拟合了微观尺寸的石墨烯/硝酸盐复合材料热导率,结果表明,石墨烯平行于热流方向时复合材料热导率最高,且增加石墨烯体积分数及长度均有助于复合材料热导率的增强。

关键词：分子动力学界面热导石墨烯振动态密度有效介质理论

基于分子动力学方法研究间规聚丙烯温度相关性的热输运性质

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石油化工 2022年第12期51卷 1407-1413页

作者：高建树邵磊山刘洋李静静蒋文军何慧中国石化茂名分公司研究院广东茂名525000 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510006

建立了间规聚丙烯的分析模型,基于非平衡分子动力学方法研究了常规使用温度下间规聚丙烯的热输运性质。实验结果表明,聚合度为50的间规聚丙烯可用于构建热导率的分析模型,能反映间规聚丙烯的真实性质且计算量适中。随聚合度的增加,间规... 详细信息

建立了间规聚丙烯的分析模型,基于非平衡分子动力学方法研究了常规使用温度下间规聚丙烯的热输运性质。实验结果表明,聚合度为50的间规聚丙烯可用于构建热导率的分析模型,能反映间规聚丙烯的真实性质且计算量适中。随聚合度的增加,间规聚丙烯分子的第1个波谷深度的绝对值略有增加,声子振动态密度在低频段0~20 THz的强度有所减小,在高频段80~98 THz的波峰强度增强。当温度由270 K升至390 K时,间规聚丙烯的热导率由0.202 W/(m·K)增至0.241 W/(m·K),速度自相关函数的第1个波谷深度绝对值由0.449减小至0.368,0~40 THz处的低频分量逐渐减小,而40~48 THz处的高频声子群的数量有所增加。

关键词：分子动力学模拟间规聚丙烯密度热导率振动态密度

等规聚丙烯温度相关性热输运性质的分子动力学模拟

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精细石油化工 2023年第2期40卷 47-51页

作者：高建树邵磊山曾昕李静静何慧蒋文军中国石油化工股份有限公司茂名分公司研究院广东茂名525000 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510006

基于非平衡分子动力学方法,研究等规聚丙烯在常规使用温度下的热输运性质。结果表明,当热力学温度由270 K增加至390 K时,等规聚丙烯的热导率由0.247 W/(m·K)提高至0.305 W/(m·K),其速度自相关函数的第一个波谷深度的绝对值由0.485降低... 详细信息

基于非平衡分子动力学方法,研究等规聚丙烯在常规使用温度下的热输运性质。结果表明,当热力学温度由270 K增加至390 K时,等规聚丙烯的热导率由0.247 W/(m·K)提高至0.305 W/(m·K),其速度自相关函数的第一个波谷深度的绝对值由0.485降低至0.456;等规聚丙烯在0~40 THz低频段的声子群密度有所减小;而40~47 THz和80~93 THz高频段声子群密度的波峰峰值虽然也有所减小,但峰宽往高频方向逐渐增大。

关键词：分子动力学模拟等规聚丙烯热导率速度自相关函数振动态密度

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非晶碳薄膜振动拉曼光谱的第一性原理研究

光谱学与光谱分析 2009年第9期29卷 2438-2441页

作者：牛丽朱嘉琦高巍杜善义哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨师范大学物理与电子工程学院黑龙江哈尔滨150025 北京航空制造工程研究所高能束流加工重点实验室北京100024

采用基于第一性原理的赝势平面波方法,对3个不同密度(2.6,2.9和3.2 ***-3)非晶碳结构的振动态密度和振动拉曼光谱进行了研究。结构模型由快速"液体-淬火"方法模拟得到,振动频率和本征模由线性响应理论决定,拉曼耦合张量由有限电场方法... 详细信息

采用基于第一性原理的赝势平面波方法,对3个不同密度(2.6,2.9和3.2 ***-3)非晶碳结构的振动态密度和振动拉曼光谱进行了研究。结构模型由快速"液体-淬火"方法模拟得到,振动频率和本征模由线性响应理论决定,拉曼耦合张量由有限电场方法计算。计算结果表明:当密度从2.6增加到3.2 ***-3时,sp3碳含量从50%增加到84.4%,G峰向高频区偏移,D峰和G峰的强度之比ID/IG减小,T峰向低频区偏移且T峰和G峰的强度之比IT/IG增大。该结果与实验结果显示出很好的一致性。依据原子振动的分析结果证实:拉曼光谱的G峰和D峰均来自于sp2碳原子的振动贡献,且G峰是由任何成对的sp2碳原子的伸缩振动产生的,T峰来自于sp3杂化碳原子的振动贡献,G峰和T峰峰位随结构的色散是由键长变化导致的。

关键词：第一性原理非晶碳薄膜拉曼光谱振动态密度

三维石墨烯-碳纳米管复合结构热导率的分子动力学模拟

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化工学报 2020年第4期71卷 1822-1827页

作者：于泽沛冯妍卉冯黛丽张欣欣北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学冶金工业节能减排北京市重点实验室北京100083

采用非平衡分子动力学方法模拟了三维石墨烯-碳纳米管复合结构的法向热导率。结果表明相比于多层石墨烯,其法向热导率提高了一个量级,其界面热阻相比碳纳米管的接触热阻降低了一个量级,但是石墨烯和碳纳米管的界面形变又阻碍了三维石墨... 详细信息

采用非平衡分子动力学方法模拟了三维石墨烯-碳纳米管复合结构的法向热导率。结果表明相比于多层石墨烯,其法向热导率提高了一个量级,其界面热阻相比碳纳米管的接触热阻降低了一个量级,但是石墨烯和碳纳米管的界面形变又阻碍了三维石墨烯-碳纳米管复合热导率的进一步提高。通过其振动态密度和重叠能进一步探究了三维石墨烯-碳纳米管复合结构结构能量的传递及声子的局域化情况。结果表明,碳管的添加激发了更多中高频声子振动参与传热,但是依然是低频声子占据主导;验证了界面处的形变是阻止法向热导率进一步提升的主要因素。

关键词：纳米结构复合材料热传导分子动力学振动态密度

拉伸对聚乙烯分子链导热性能影响的分子动力学模拟

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高分子学报 2014年第6期24卷 789-793页

作者：林也平张梦赟高艳芳梅林玉付一政刘亚青中北大学山西省高分子复合材料工程技术研究中心太原030051 中北大学材料科学与工程学院太原030051

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟了沿主链方向被拉伸的PE分子链的热输运过程,研究了链长(L)和拉伸应变(ε)对其导热性能的影响,通过分析振动态密度(VDOS)与导热率的关系,进一步探讨了高分子链中热输运过程的微观机理.结果表明,随着... 详细信息

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟了沿主链方向被拉伸的PE分子链的热输运过程,研究了链长(L)和拉伸应变(ε)对其导热性能的影响,通过分析振动态密度(VDOS)与导热率的关系,进一步探讨了高分子链中热输运过程的微观机理.结果表明,随着L和ε的增大,PE分子链的导热率逐渐增大,且增加趋势逐渐变缓;VDOS图谱的高频峰反映原子的拉伸、弯曲振动等,其随ε的增大而减弱;低频峰与体系的热扩散有关,其随ε的增大先增强后减弱.

关键词：聚乙烯链长拉伸应变非平衡分子动力学导热率振动态密度

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二氧化硅气凝胶热输运分子动力学研究

二氧化硅气凝胶热输运分子动力学研究

作者：刘蒙中国科学院研究生院(工程热物理研究所)

学位级别：硕士

本文采用分子动力学对气凝胶热输运进行了系统性的模拟仿真,包括对体材料三维骨架结构的建模,以及气凝胶颗粒接触单元的热输运随接触面积比例和缺陷浓度变化的模拟研究,最后讨论了气凝胶中的气固导热耦合理论的适用性。本文提出了一种... 详细信息

本文采用分子动力学对气凝胶热输运进行了系统性的模拟仿真,包括对体材料三维骨架结构的建模,以及气凝胶颗粒接触单元的热输运随接触面积比例和缺陷浓度变化的模拟研究,最后讨论了气凝胶中的气固导热耦合理论的适用性。本文提出了一种体材料三维骨架结构建模的方法,即对全密度的二氧化硅体系进行随机原子删除操作,然后通过融化淬火过程,得到了空间三维多孔骨架结果,通过非平衡分子动力学,得到的密度与热导率之间的变化关系,符合标度理论的预测,标度系数为1.5,与其他研究者得到的范围1.2-2吻合。建立了更加真实的接触的气凝胶二次粒子模型,探讨了颗粒链条热导率随长度的变化关系,得到了颗粒链条尺寸效应的临界尺度,约为8nm,比体材料中的尺寸效应临界尺度10nm要略小。选取了直径为10nm的颗粒单元,讨论了颗粒间接触面积比例和缺陷浓度对颗粒单元热输运的影响,颗粒间接触面积比例越小或缺陷浓度越大,对颗粒单元的热输运的抑制越明显,接触热阻份额随接触面积比例的增加而减少,但与缺陷浓度的变化没有明显关联,本文也给出了颗粒单元的振动态密度分析和缺陷尺寸和位置的分布。选取氩气作为气氛,探讨了气凝胶中气固导热耦合的理论使用范围,虽然实验和理论表明这种发生在颗粒单元内的气固导热耦合增强在高压下明显,但是本文的结果表明,这种耦合导热对于颗粒尺寸为10nm的气凝胶单元来讲几乎可以忽略,结合其他研究者的试验和本文的模拟,给出了一个粗略的判断准则,认为颗粒单元中气固耦合导热增强作用与颗粒的尺寸和气体的平均自由程相关。

关键词：气凝胶纳米颗粒分子动力学气固导热耦合热导率振动态密度