L_J流体自扩散系数及其与温度关系的分子动力学模拟.pdf

第 5 卷第 2 期 热 科 学 与 技 术 Vol. 5 No. 2 2006 年 6 月 Journal of Thermal Science and Technology Jun. 2006 ( ) 文章编号 : 2006 LJ 流体自扩散系数及其与温度 关系的分子动力学模拟 1 1 2 李 维 仲 , 　陈 　聪 , 　杨 　健 ( 1. 大连理工大学 能源与动力学院 , 辽宁 大连 　116024 ; 2. 浙江大学 材料与化学工程学院 , 浙江 杭州 　310027 ) 摘要 : 扩散系数在化工设计和研究中是不可缺少的传递特性。但其数据却相对缺乏 ,因此需要寻找一种方法 来预测这个特性就显得十分重要。利用分子动力学方法模拟了简单流体的自扩散系数。模拟分别采用 ( ) ( ) GreenKubo 法 VACF : velocity autocorrelation function 和 Einstein 法 MSD : mean square displacement 。模拟结果 与实验数据吻合较好 ,误差在 10 %左右。两种方法的平均值与实验结果误差在7 % 左右。同时还模拟了流体自 扩散系数随温度的变化关系。结果表明 , 自扩散系数与温度满足Arrenhius 关系 ,数据相关性在0. 99 以上,计算 得到的自扩散激活能分别为 1 258 Jmol (VACF) 、1 272 Jmol (MSD) 和平均值 1 265 Jmol 。 关键词 : LJ 流体 ; 分子动力学 ; 自扩散系数; 数值模拟 ; 激活能 中图分类号: Q2 文献标识码 : A 1. 1. 1 　Einstein 关系 0 　引 　言 N m 1 2 D = lim 〈 [ r ( t) - r (0) ] 〉 ( 1) 扩散系数是化学工程中设计和研究不可缺少 t →∞ 6N m t ∑ j j