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文檔簡介
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(OPLSAA)對正庚烷在亞/超臨界環(huán)境下的氣液界
3、面性質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隨模擬分子數、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,總結了氣液界面性質隨模擬環(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,界面性質與亞臨界狀態(tài)尚無本質區(qū)別,僅當達到較高超臨界狀態(tài)時,流體才表現
4、出明顯的超臨界特征。納米噴射流動MD模擬中,考察了聯合原子勢對正庚烷界面行為描述的精確性,進而采用聯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
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