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基于分子动力学模拟的纳米颗粒驱油微观机理研究进展与展望
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作者 刘峰 杨凯 +5 位作者 王昊 王玥 张少妮 王俊奇 刘江斌 申家伟 《油气地质与采收率》 北大核心 2026年第1期126-143,共18页
随着石油资源需求的增加和油藏开发难度的加大,进一步提高油藏采收率(EOR)的需求日益迫切。纳米颗粒(NPs)因尺寸小、比表面积大、环境兼容性强等独特优势,在三次采油中得到了广泛关注,但其深层微观驱油机理仍有待进一步研究。分子动力学... 随着石油资源需求的增加和油藏开发难度的加大,进一步提高油藏采收率(EOR)的需求日益迫切。纳米颗粒(NPs)因尺寸小、比表面积大、环境兼容性强等独特优势,在三次采油中得到了广泛关注,但其深层微观驱油机理仍有待进一步研究。分子动力学(Molecular Dynamics,MD)作为从微观层面模拟的先进手段,已成为油藏开发研究的重要工具。系统阐述了MD模拟中平衡及非平衡分子动力学、力场、系综理论、边界条件等概念,并探讨了常用的NPs,如TiO_(2)纳米颗粒、SiO_(2)纳米颗粒、碳纳米管(CNT)等在提高油藏采收率中的应用;分析了纳米颗粒驱油的微观机理,包括降低油水界面张力(IFT)、降低原油黏度、改善油水流度比、改变润湿性,以及辅助驱油机理,如提高泡沫稳定性、改善聚合物溶液流变性;对基于MD模拟的纳米颗粒驱油的未来发展进行了展望,包括通过MD模拟设计更简便、环保的NPs制备及改性方案,通过MD模拟与室内实验相结合研究纳米颗粒对驱油效率的影响,结合量子力学(QM)提高研究准确性。 展开更多
关键词 纳米颗粒 分子动力学 微观机理 纳米颗粒辅助驱油 提高采收率
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分子动力学模拟筛选聚酰亚胺染色用载体的研究
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作者 王刚 张德卿 +1 位作者 张梅 李宏伟 《毛纺科技》 北大核心 2026年第2期53-58,共6页
为揭示聚酰亚胺纤维在载体染色过程中载体与纤维的作用机制,采用分子动力学模拟构建聚酰亚胺纤维和载体共混模型,研究不同载体对聚酰亚胺玻璃化转变温度、分子链自由体积、扩散系数的影响规律。结果表明,含有N—C=O键、苯醚/苯醇类有机... 为揭示聚酰亚胺纤维在载体染色过程中载体与纤维的作用机制,采用分子动力学模拟构建聚酰亚胺纤维和载体共混模型,研究不同载体对聚酰亚胺玻璃化转变温度、分子链自由体积、扩散系数的影响规律。结果表明,含有N—C=O键、苯醚/苯醇类有机载体可显著降低聚酰亚胺纤维的玻璃化转变温度,并增加纤维自由体积和分子链扩散系数。采用分散蓝并添加不同载体对聚酰亚胺纤维进行染色,纤维得色量(K/S值)与纤维结构变化规律具有较高一致性,其中玻璃化转变温度和分子链扩散速率是影响分散蓝在聚酰亚胺纤维上染色性能的主要因素。 展开更多
关键词 聚酰亚胺 分子动力学模拟 载体染色法 玻璃化转变温度 扩散系数
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碳化钛团簇生长过程中碳原子行为的分子动力学模拟
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作者 吕亚男 陈栋 《有色金属(中英文)》 北大核心 2026年第3期485-490,共6页
在高强度低合金钢的热处理过程中,含有合金元素如钒和钛等金属碳化物的析出能显著提高合金强度。本文采用分子动力学模拟研究了低合金高强度钢中碳化钛团簇生长过程中碳原子的原子行为。结果表明,碳化钛团簇通过结合基体中相邻间隙碳原... 在高强度低合金钢的热处理过程中,含有合金元素如钒和钛等金属碳化物的析出能显著提高合金强度。本文采用分子动力学模拟研究了低合金高强度钢中碳化钛团簇生长过程中碳原子的原子行为。结果表明,碳化钛团簇通过结合基体中相邻间隙碳原子生长。在TiC_(x)(x=0.2~0.9)团簇中,碳原子的自扩散显著依赖于碳原子含量和系统温度。在低碳含量TiC_(x)中,碳原子的自扩散速度较快。系统温度升高时,通常扩散系数会升高,但碳原子在TiC_(0.8-0.9)中的扩散系数对温度变化的依赖性较低。随着碳含量的增加,TiC_(x)结构变得致密。对于TiC_(0.1-0.7)而言,吸附的碳原子主要占据TiC_(x)团簇的空位,其中TiC_(0.8-0.9)具有近似NaCl型结构。 展开更多
关键词 碳化钛 团簇 生长机制 分子动力学
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基于分子动力学的振动辅助磨削对镍基高温合金亚表面损伤的影响
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作者 范依航 刘忠悦 郝兆朋 《表面技术》 北大核心 2026年第3期171-182,共12页
目的研究镍基高温合金在磨削加工过程中的亚表面损伤机理,利用分子动力学仿真分析手段,对比振动辅助磨削与常规磨削过程中镍基高温合金亚表面缺陷演化与亚表面缺陷原子数量变化,进而探究振动辅助磨削对镍基高温合金亚表面损伤的影响规... 目的研究镍基高温合金在磨削加工过程中的亚表面损伤机理,利用分子动力学仿真分析手段,对比振动辅助磨削与常规磨削过程中镍基高温合金亚表面缺陷演化与亚表面缺陷原子数量变化,进而探究振动辅助磨削对镍基高温合金亚表面损伤的影响规律。方法采用分子动力学方法建立振动辅助下立方氮化硼(CBN)单颗磨粒磨削镍基高温合金的磨削过程,通过仿真分析,研究微观尺度下镍基高温合金的亚表面损伤机理。借助仿真分析,研究振动辅助磨削下亚表面的形成机理。利用仿真与实验相结合的方法,对比振动磨削和常规磨削下镍基高温合金的磨削力、亚表面缺陷原子数量、类型及位错的变化情况,深入分析振动辅助磨削对镍基高温合金亚表面损伤的影响。结果在磨具与工件接触后,工件原有的晶格结构发生变化,晶体内部产生亚表面缺陷,进而在工件内部形成亚表面损伤。在施加振动后,能够有效减小磨具的磨削力,且振动会抑制层错结构、位错缺陷和V型位错的产生,使工件内部的亚表面缺陷原子数量明显降低,从而减少镍基高温合金的亚表面损伤。结论在磨削时,工件内部会产生V型位错,这是导致镍基高温合金亚表面损伤的重要原因。振动磨削通过抑制镍基高温合金内部V型位错的产生,从而降低镍基高温合金的亚表面损伤,获得更好的亚表面质量。 展开更多
关键词 振动辅助磨削 镍基高温合金 亚表面损伤 分子动力学 位错
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铀锆合金中氙扩散的分子动力学研究
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作者 张宝玲 翟宴田 +3 位作者 田书建 苏雪 徐志涛 李博文 《原子能科学技术》 北大核心 2026年第3期677-684,共8页
本文采用分子动力学方法研究了铀锆合金中的氙扩散行为,计算了氙的扩散系数,分析了温度和锆含量对氙扩散的影响,拟合了氙的扩散系数、温度和锆含量三者之间的函数关系。结果显示:在铀锆合金中,氙的扩散系数随温度升高而增大,随锆含量的... 本文采用分子动力学方法研究了铀锆合金中的氙扩散行为,计算了氙的扩散系数,分析了温度和锆含量对氙扩散的影响,拟合了氙的扩散系数、温度和锆含量三者之间的函数关系。结果显示:在铀锆合金中,氙的扩散系数随温度升高而增大,随锆含量的增加先减小后增大。当锆含量为10%时,随着温度从1050 K升至1400 K,氙的扩散系数由0.0078×10^(-8)m^(2)/s增加至0.1206×10^(-8)m^(2)/s,扩散激活能为1.04 eV;在1250 K条件下,锆含量为50%时,氙的扩散系数达到最小值0.0153×10^(-8)m^(2)/s;铀锆合金中有氙团簇形成,尺寸随温度升高呈增大趋势,随锆含量增加先减小后增大。本文研究结果可为金属燃料的设计和性能优化提供理论支持。 展开更多
关键词 铀锆合金 扩散系数 氙辐照 分子动力学模拟
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基于分子动力学的气凝胶制备溶胶-凝胶过程的微观模拟
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作者 周俊杰 杜磊 徐严严 《原子与分子物理学报》 北大核心 2026年第5期129-135,共7页
气凝胶制备过程中溶胶-凝胶阶段对最终微观结构的形成具有重要影响.本研究基于分子动力学,使用Perl脚本,结合COMPASS II力场,探讨四乙氧基硅烷(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)三种前驱体在溶胶-凝胶过程中... 气凝胶制备过程中溶胶-凝胶阶段对最终微观结构的形成具有重要影响.本研究基于分子动力学,使用Perl脚本,结合COMPASS II力场,探讨四乙氧基硅烷(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)三种前驱体在溶胶-凝胶过程中的交联行为.研究发现交联过程中,随着交联度提高,各体系由松散短链逐步向三维交联网络演变,并出现环状结构.TEOS体系(T体系)交联度最高,为94.5%,生成的聚合物最大分子量达到931.5.MTMS体系(M体系)和DMDMS体系(D体系)的交联度均低于T体系,分别为85.8%和72.7%生成的聚合物最大分子量分别为1013.9和833.7,D体系形成的大分子数量最少.参与反应的SiOH基团对的可反应距离主要在3Å~4.5Å之间.交联反应的本质在网络结构的重新组织和键的数量变化上,而不是键长的改变. 展开更多
关键词 Perl脚本 交联度 分子动力学 分子量分布 键长
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基于反应分子动力学的聚氯乙烯热解研究
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作者 周俊杰 陈占 李智聪 《原子与分子物理学报》 北大核心 2026年第6期1-8,共8页
本文采用反应分子动力学方法(ReaxFF MD)研究聚氯乙烯(PVC)的热解特性,在热解反应计算前验证了反应力场的可靠性,分析了PVC热解产物以及键断裂的变化,得到热解过程中PVC化学键的活化能,结果表明:PVC在发生热解的温度区间内,提高体系的... 本文采用反应分子动力学方法(ReaxFF MD)研究聚氯乙烯(PVC)的热解特性,在热解反应计算前验证了反应力场的可靠性,分析了PVC热解产物以及键断裂的变化,得到热解过程中PVC化学键的活化能,结果表明:PVC在发生热解的温度区间内,提高体系的温度会使PVC的产物数增多,而产物种类数会随着温度升高先增大后减小.高温条件下小分子产物有更快的生成速率,而且会产生更多的氯化氢气体.通过反应速率常数与温度的拟合计算,得到PVC模型C-C键的活化能为155.83 kJ/mol,C-H键的活化能为203.385 kJ/mol,C-Cl键的活化能为136.48 kJ/mol. 展开更多
关键词 聚氯乙烯 反应分子动力学 热解特性 活化能
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激光扫描速度对SLM 316L不锈钢强塑性影响的分子动力学研究
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作者 陈桂娟 高千千 马志鹏 《热加工工艺》 北大核心 2026年第3期54-62,共9页
基于分子动力学模拟方法,研究了激光扫描速度对选区激光熔化成形316L不锈钢在300 K温度和1010s^(-1)拉伸速率下拉伸性能的影响机制。通过综合应力-应变分析、共近邻晶体结构表征及位错演化分析,揭示了扫描速度通过应变诱导BCC相变与晶... 基于分子动力学模拟方法,研究了激光扫描速度对选区激光熔化成形316L不锈钢在300 K温度和1010s^(-1)拉伸速率下拉伸性能的影响机制。通过综合应力-应变分析、共近邻晶体结构表征及位错演化分析,揭示了扫描速度通过应变诱导BCC相变与晶界位错钉扎效应协同提升强塑性的原子机制。结果表明:当扫描速度降至0.5Å/ps时,试样的极限抗拉强度达到14.487 GPa,应变量为22.9%,且应力峰值出现时间相对延迟;变形过程中观察到显著的应变诱导相变现象,面心立方(FCC)、体心立方(BCC)和密排六方(HCP)晶体结构间存在动态转化,其中BCC和无序结构(Other)含量在应力峰值时达到最大值,而在裂纹扩展阶段部分结构发生逆向转变;位错分析表明Shockley不全位错主导塑性变形过程,低速成形试样(0.5Å/ps)展现出更显著的晶界强化效应,其位错网络演化与晶体结构转变呈强相关性。本研究通过优化扫描速度可有效调控选区激光熔化成形316L不锈钢的微观结构演化路径,为提升增材制造金属材料的拉伸性能提供理论依据。 展开更多
关键词 选区激光熔化 分子动力学 316L不锈钢 激光扫描速度 位错密度
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纳米ZrO_(2)改性聚丙烯热力学性能的分子动力学模拟
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作者 李亚莎 吴雕 +3 位作者 王福达 周朝威 王桂斌 董恒 《材料导报》 北大核心 2026年第2期249-255,共7页
聚丙烯(PP)因化学稳定性、耐热性和电绝缘性较好在金属化薄膜电容器中被广泛应用,但其在高温下损耗增大,限制了其在高性能储能器件领域的应用。鉴于实验研究的局限性以及纳米掺杂对PP热力学性能研究的不足,本研究开展了分子动力学模拟,... 聚丙烯(PP)因化学稳定性、耐热性和电绝缘性较好在金属化薄膜电容器中被广泛应用,但其在高温下损耗增大,限制了其在高性能储能器件领域的应用。鉴于实验研究的局限性以及纳米掺杂对PP热力学性能研究的不足,本研究开展了分子动力学模拟,对纯PP、不同质量分数ZrO_(2)/PP及含水分子的复合体系进行分析。研究表明:纳米ZrO_(2)掺杂可有效改善PP热力学性能,其中ZrO_(2)(7%)/PP复合体系效果最为显著,在常温下导热率提升29.41%、玻璃化转变温度升高15.28%、力学模量得到提高、自由体积和均方位移下降;且由于纳米ZrO_(2)掺杂占据自由体积限制分子链运动,ZrO_(2)(7%)/PP复合体系削弱作用最强;水分子扩散速率随温度升高而加快,而纳米ZrO_(2)的掺杂可以降低其扩散系数,使其在掺杂体系中的扩散较未掺杂体系减缓。研究结果为纳米ZrO_(2)在金属化薄膜中的应用提供理论支撑,为提升聚丙烯热力学性能提供参考。 展开更多
关键词 聚丙烯 分子动力学模拟 纳米ZRO2 力学性能 扩散系数
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不同硅烷偶联剂修饰CNTs改性硅橡胶的分子动力学模拟
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作者 李亚莎 董恒 +3 位作者 周朝威 吴雕 王福达 王桂斌 《材料导报》 北大核心 2026年第6期262-268,共7页
甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)是一种应用广泛的电缆附件材料,研究并改性MVQ使其具有更好的热学性能,对提高电缆及电缆附件寿命具有重要意义。从微观层面分析了碳纳米管(CNTs)以及CNTs接枝KH550、KH570、KH580三种硅烷偶联剂后掺杂对MVQ热学性... 甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)是一种应用广泛的电缆附件材料,研究并改性MVQ使其具有更好的热学性能,对提高电缆及电缆附件寿命具有重要意义。从微观层面分析了碳纳米管(CNTs)以及CNTs接枝KH550、KH570、KH580三种硅烷偶联剂后掺杂对MVQ热学性能的影响机理,采用分子动力学方法构建了纯MVQ、CNTs掺杂MVQ、KH550接枝CNTs掺杂MVQ(MVQ/CNTs-KH550)、KH570接枝CNTs掺杂MVQ(MVQ/CNTs-KH570)及KH580接枝CNTs掺杂MVQ(MVQ/CNTs-KH580)的模型,分别计算了模型的热导率、玻璃化转变温度(T_(g))、溶解度参数及模型结构参数。研究结果表明,CNTs以及KH550、KH570、KH580三种硅烷偶联剂接枝的CNTs与基体MVQ均能相容,且MVQ/CNTs-KH550模型的相容性最好。在热学性能方面,MVQ/CNTs-KH550模型热学性能相较于纯MVQ模型提升幅度最高,热导率相较于掺杂前提升了24.47%,T_(g)提升了37.96 K,MVQ/CNTs-KH570和MVQ/CNTs-KH580两个模型提升幅度相对较弱。根据模型自由体积分数、均方位移和氢键三个结构参数分析了材料性能提升的微观原因,发现加入硅烷偶联剂可以占据模型中的空穴,限制模型内分子热运动,并且硅烷偶联剂引入氢键增强了分子间的相互作用,是复合模型热学性能提升的重要原因,其中硅烷偶联剂KH550表现最佳。本工作可为研究抗热老化能力更加优异的电缆附件材料提供理论参考。 展开更多
关键词 甲基乙烯基硅橡胶(MVQ) 硅烷偶联剂 热导率 氢键 分子动力学
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天然橡胶/丁腈橡胶共混胶力学性能的分子动力学模拟
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作者 唐黎明 张洺赫 曹乾志 《润滑与密封》 北大核心 2026年第3期91-96,共6页
为探究天然橡胶(NR)对丁腈橡胶(NBR)性能的影响,通过分子动力学模拟,研究不同质量比的天然橡胶/丁腈橡胶(NR/NBR)共混体系。研究采用结合能与Flory-Huggins相互作用参数评估共混体系相容性,并通过恒应变法计算剪切模量、应力-应变和自... 为探究天然橡胶(NR)对丁腈橡胶(NBR)性能的影响,通过分子动力学模拟,研究不同质量比的天然橡胶/丁腈橡胶(NR/NBR)共混体系。研究采用结合能与Flory-Huggins相互作用参数评估共混体系相容性,并通过恒应变法计算剪切模量、应力-应变和自由体积,分析NR/NBR共混胶的力学性能,并确定其最佳的共混比。结果表明:当NR质量分数为50%时,NR/NBR共混胶的Flory-Huggins相互作用参数值低于临界值,表明NR与NBR具有良好的相容性;当NR质量分数低于30%或高于70%时,相互作用参数超过临界值,表明NR与NBR不相容。力学性能分析显示,随NR比例增加,共混胶力学性能呈先升后降趋势。在最佳配比(质量分数50%NR)条件下,分子链链接紧密从而限制了链段运动空间,因而形成了稳定的材料体系,使得材料力学性能提升。 展开更多
关键词 丁腈橡胶 天然橡胶 共混胶 力学性能 分子动力学模拟
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(Ag_(72)Cu_(28))_(x)Ni_(y)/Ti体系润湿铺展行为的分子动力学模拟
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作者 郝瑞杰 翁雷 +3 位作者 王昊 雷敏 李学文 李玉龙 《焊接学报》 北大核心 2026年第1期42-48,共7页
为了从原子尺度阐明AgCuNi/Ti体系的润湿铺展机制、动力学特性及其影响因素,文中通过分子动力学模拟系统地探讨了不同温度和Ni元素含量条件下该体系的润湿行为.重点分析了界面元素扩散及相结构变化对润湿过程的影响.结果表明,在(Ag_(72)... 为了从原子尺度阐明AgCuNi/Ti体系的润湿铺展机制、动力学特性及其影响因素,文中通过分子动力学模拟系统地探讨了不同温度和Ni元素含量条件下该体系的润湿行为.重点分析了界面元素扩散及相结构变化对润湿过程的影响.结果表明,在(Ag_(72)Cu_(28))_(x)Ni_(y)/Ti体系中,液滴中的Cu原子与基板中的Ti原子发生显著的溶解,形成体心立方(body-centred cubic,BCC)结构的Cu-Ti化合物和面心立方(face-centred cubic, FCC)结构的Ag固溶体.随着液滴中Ni元素含量的增加,Cu-Ti反应变得更加显著,导致更多的BCC结构Cu-Ti化合物形成,并促进了FCC结构Ag固溶体的生成. Ni含量的提升不仅加剧了Cu-Ti间的化学反应,还影响了整个润湿过程的动力学特性.此外,温度对润湿行为也有重要影响,较高温度下Cu-Ti反应速率加快,较高的温度有助于实现更好的润湿效果. 展开更多
关键词 润湿性 分子动力学 AgCuNi 界面反应
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O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)气氛下CH_(4)/H_(2)加压燃烧的反应分子动力学模拟
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作者 雷鸣 王姿 +3 位作者 洪迪昆 李永毅 张倩 张磊 《动力工程学报》 北大核心 2026年第2期10-20,共11页
与单独的燃烧过程相比,甲烷与氢气混合燃烧具有减少碳排放和提高能源灵活性的优点。采用分子模拟的方法研究了甲烷和氢气在空气和富氧气氛反应体系中的共燃特性。结果表明:由于CO_(2)在低温下呈化学惰性,高CO_(2)体积分数下CH_(4)的消... 与单独的燃烧过程相比,甲烷与氢气混合燃烧具有减少碳排放和提高能源灵活性的优点。采用分子模拟的方法研究了甲烷和氢气在空气和富氧气氛反应体系中的共燃特性。结果表明:由于CO_(2)在低温下呈化学惰性,高CO_(2)体积分数下CH_(4)的消耗速率小于空气气氛下,而在高温条件下,CO_(2)的快速氧化性加速了甲烷和氢气的消耗。在空气气氛和富氧气氛中,当掺混氢气比例为0.5时,氢气促进了甲烷的燃烧。环境压力的升高可加速甲烷和氢气的燃烧,但在富氧条件下,CH_(4)的消耗率比空气气氛中低,主要原因是压力的升高强化了CO_(2)的分子间作用力,使其呈现化学惰性。随着O_(2)体积分数的增加,2种气氛下CH_(4)和H_(2)的燃烧速率均有所增加,但空气气氛下CH_(4)的消耗速率大于富氧气氛下。温度、掺氢比例、压力和当量比对甲烷掺氢燃烧的整体反应路径影响较小,但反应气氛会通过影响某些关键反应的初始反应时间进而影响气体燃烧速率。 展开更多
关键词 CH_(4)/H_(2)混合燃烧 O_(2)/N_(2)气氛 O_(2)/CO_(2)气氛 燃烧速率 分子动力学
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高岭石纳米限域下页岩油赋存与流动机制的分子动力学研究
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作者 张玉鹏 彭勃 +5 位作者 陈晓倩 王泽滕 王瑞琪 孙宁静 程凯 孙盈盈 《油气藏评价与开发》 北大核心 2026年第2期363-373,共11页
厘清页岩油在黏土矿物纳米孔隙中的微观赋存状态与流动迁移特征,对提升非常规油藏开发效率具有重要意义。针对页岩储层中广泛存在的高岭石矿物及其界面效应,采用分子动力学模拟方法构建晶间纳米缝隙模型,模拟研究烷烃类页岩油组分在高... 厘清页岩油在黏土矿物纳米孔隙中的微观赋存状态与流动迁移特征,对提升非常规油藏开发效率具有重要意义。针对页岩储层中广泛存在的高岭石矿物及其界面效应,采用分子动力学模拟方法构建晶间纳米缝隙模型,模拟研究烷烃类页岩油组分在高岭石纳米孔中的赋存形态与动力学行为。研究设置不同孔径(1~8 nm)、储层温度(335.15~435.15 K)、地层压力(15~50 MPa)和驱替力大小工况,系统分析孔径、温度、压力、驱替作用等多影响因素对页岩油分子密度分布、扩散性能和界面滑移行为的影响,揭示孔隙结构、温度、压力、驱替作用下页岩油在高岭石孔隙内的演化机制。模型结果显示:高岭石纳米孔径增大促使页岩油分子在孔隙中心区域由吸附态向游离态转变,吸附层厚度与单位面积吸附量同步升高,在靠近孔壁区域形成“类固层”结构。温度升高增强分子热运动,减弱分子与孔壁之间的作用能,扩散系数提升超3倍,表明热采可有效提升页岩油的流动性。压力升高强化液-固相互作用与分子聚集趋势,分子运动受限,导致体系整体扩散能力下降约30%。在驱替作用下,页岩油呈现明显的边界滑移特征,滑移长度和平均流速随驱替力增强显著增加,揭示出驱替力可有效突破纳米限域对分子运动的限制,增强宏观流动响应。尽管流动状态变化显著,但孔壁处吸附层结构整体保持稳定,体现出黏土表面对分子层具有较强的稳定吸附能力,揭示了高岭石纳米孔隙中页岩油分子的典型赋存-运移协同机制,明确了不同热力驱动条件下分子结构与输运参数的变化规律,为黏土孔隙中的吸附控制、扩散受限与滑移渗流研究提供了分子尺度理论支撑。研究成果可为页岩油热采、驱替等提高采收率技术方案的优化提供模型基础和关键微观参数依据。 展开更多
关键词 高岭石 纳米孔隙 页岩油 分子动力学模拟 吸附能力 流动规律
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单晶Fe中空洞与析出相对裂纹扩展行为影响的分子动力学研究
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作者 卢泽 宋述鹏 +2 位作者 夏文斌 周潇 李星海 《原子与分子物理学报》 北大核心 2026年第4期136-143,共8页
基于分子动力学(MD)方法,本文探讨了单晶α-Fe基体中不同尺寸和位置的空洞缺陷和析出相对材料力学性能及裂纹扩展行为的影响.研究结果表明,空洞尺寸显著影响材料的应力-应变行为,随着空洞尺寸增大,抗拉强度和弹性模量显著降低,且空洞周... 基于分子动力学(MD)方法,本文探讨了单晶α-Fe基体中不同尺寸和位置的空洞缺陷和析出相对材料力学性能及裂纹扩展行为的影响.研究结果表明,空洞尺寸显著影响材料的应力-应变行为,随着空洞尺寸增大,抗拉强度和弹性模量显著降低,且空洞周围的应力集中效应加剧了局部塑性变形和非晶化现象.单晶α-Fe基体裂纹扩展过程中,裂纹尖端主要是BCC向FCC结构的转变,而且空洞尺寸越大,FCC结构原子比例越高,局部塑性变形越显著.Cr析出相通过界面断裂机制加速裂纹扩展,Ni析出相通过塑性变形延缓裂纹扩展.小尺寸的Cr析出相对基体起到强化作用,但随着尺寸的增大,材料的强度急剧下降;Ni析出相的强化效果对尺寸依赖性较低,体系的力学性能更稳定. 展开更多
关键词 分子动力学 析出相 空洞 裂纹扩展
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分子动力学模拟冷却速率对大尺寸Co团簇结构转变的影响
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作者 龙林 周桐辉 +1 位作者 夏继宏 程正富 《原子与分子物理学报》 北大核心 2026年第3期73-78,共6页
本文采用分子动力学结合镶嵌原子势的研究方法,对两种不同冷却速率下Co_(10179)团簇的冷却过程进行了模拟,利用势能函数、热容函数和多种结构分析方法探究了Co_(10179)团簇热力学性质和微观结构的变化过程.研究结果表明:不同冷却速率会... 本文采用分子动力学结合镶嵌原子势的研究方法,对两种不同冷却速率下Co_(10179)团簇的冷却过程进行了模拟,利用势能函数、热容函数和多种结构分析方法探究了Co_(10179)团簇热力学性质和微观结构的变化过程.研究结果表明:不同冷却速率会对Co_(10179)团簇的相变区间、凝固温度和结晶过程产生影响,最终冷却结构均表现为面心立方体和六角密排的混合结构,但在结构含量和排列方式上有所区别.冷却速率为0.1 K/ps时,Co_(10179)团簇的冷却结构为层状五重孪晶结构.冷却速率为1 K/ps时,Co_(10179)团簇的冷却结构为五层夹心型结构. 展开更多
关键词 分子动力学 团簇 冷却过程 结构转变
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多晶碳化硅纳米磨削机理的分子动力学研究
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作者 田助新 周星辰 +6 位作者 耿瑞文 谢启明 李立军 吴海华 章文忠 双佳俊 杨志豇 《表面技术》 北大核心 2026年第1期58-69,共12页
目的满足多晶碳化硅的高精度加工需求,重点探讨纳米磨削中晶界特性和磨粒结构对材料去除行为、损伤机制的影响。方法采用分子动力学模拟纳米磨削过程,通过Voronoi法构建具有晶粒尺寸和晶界位置可控的结构化多晶模型,定量分析晶界效应;同... 目的满足多晶碳化硅的高精度加工需求,重点探讨纳米磨削中晶界特性和磨粒结构对材料去除行为、损伤机制的影响。方法采用分子动力学模拟纳米磨削过程,通过Voronoi法构建具有晶粒尺寸和晶界位置可控的结构化多晶模型,定量分析晶界效应;同时,设置不同磨粒前角进行对比仿真。重点分析纳米磨削过程中的磨削力、磨削温度、应力分布、表面形貌及亚表面损伤。结果多晶碳化硅的平均磨削力低于单晶碳化硅,但在晶界附近容易出现应力集中和局部高温现象。当晶粒尺寸较小时,多晶碳化硅呈现反Hall-Petch效应,材料软化促进去除率提高,但晶粒变形不均会形成晶界台阶,导致表面质量下降。随着磨粒前角的增大,材料去除率上升,磨削力及其波动幅度减小,加工过程更加稳定,表面粗糙度降低。结论在多晶碳化硅纳米加工过程中,晶粒细化在提升材料去除效率的同时,会因晶界台阶效应而降低表面质量。此外,适当增大磨粒前角,可以有效提高材料去除率和表面质量。 展开更多
关键词 分子动力学 多晶碳化硅 磨粒几何形状 亚表面损伤 晶界 表面质量
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新型耐温耐盐三元共聚物稳泡性能评价及其作用机理的分子动力学模拟
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作者 戴玉婷 李梅 +4 位作者 高鹏超 李丹宸 高淇 许星光 张磊 《油田化学》 北大核心 2026年第1期139-146,共8页
针对高温高矿化度油藏中泡沫稳定性差的问题,以阴离子表面活性剂α-烯烃磺酸钠(AOS)和非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(OP-40)为起泡剂,以耐温耐盐三元共聚物AMPA为CO_(2)泡沫稳泡剂,通过Waring-Blender方法确定最佳浓度和配比,在温度... 针对高温高矿化度油藏中泡沫稳定性差的问题,以阴离子表面活性剂α-烯烃磺酸钠(AOS)和非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(OP-40)为起泡剂,以耐温耐盐三元共聚物AMPA为CO_(2)泡沫稳泡剂,通过Waring-Blender方法确定最佳浓度和配比,在温度为80℃和矿化度为100000 mg/L的条件下开展耐温耐盐CO_(2)泡沫性能评价,并与油田常用稳泡剂HPAM进行对比;同时,利用分子动力学(MD)模拟,建立气-液界面模型,从微观角度揭示阴离子-非离子表面活性剂复配体系与AMPA的协同作用和稳泡机理,分析AMPA与HPAM在改善气液界面性质中的性能差异。结果表明,AOS和OP-40质量比为1∶1、表面活性剂总加量为1%、稳泡剂加量为0.35%时AMPA稳泡体系的泡沫体积(420 mL)和析液半衰期(35.6 min)表现更好。相较于HPAM稳泡体系,AMPA稳泡体系在高温高盐条件下析液半衰期提升2.3倍。通过分子动力学模拟研究两种体系界面特性,结果显示AMPA与表面活性剂之间具有更强的协同作用,形成更厚的水化层和气体吸附层,降低液膜排液速率、延缓气体扩散,同时大幅降低界面张力和界面形成能,具有更稳定的界面,有效提升泡沫性能。研究结果为后续新型稳泡剂分子设计提供了理论基础。 展开更多
关键词 CO_(2)泡沫 泡沫稳定剂 三元共聚物 分子动力学模拟 界面特性 协同作用
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高温下CL-20/RDX混合炸药热分解机理的反应分子动力学模拟
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作者 米方琦 陈芳 +3 位作者 贾翔宇 宁瑞星 白亚鹏 胡正文 《原子与分子物理学报》 北大核心 2026年第4期36-42,共7页
本研究使用Reax FF-lg反应力场的分子动力学模拟方法,采用层状模型对CL-20/RDX混合炸药和CL-20单质炸药在不同温度(2000~3500 K)下的反应机理进行了研究.本研究旨在分析RDX对CL-20热分解的影响,从微观尺度揭示CL-20/RDX混合炸药的热分... 本研究使用Reax FF-lg反应力场的分子动力学模拟方法,采用层状模型对CL-20/RDX混合炸药和CL-20单质炸药在不同温度(2000~3500 K)下的反应机理进行了研究.本研究旨在分析RDX对CL-20热分解的影响,从微观尺度揭示CL-20/RDX混合炸药的热分解机理.研究发现,CL-20/RDX体系的初始分解路径和与其对应的单分子初始分解路径一样,即N-NO_(2)键的断裂.在反应初期N-N键断裂的脱硝基反应和C-N键断裂的开环反应占主导地位.RDX的加入使得单位体积下CL-20/RDX体系N_(2)和CO_(2)的生成速率显著减慢,表明RDX在一定程度上会降低CL-20体系的爆轰和燃烧程度.RDX的加入为体系提供了大量的H原子和硝基,促使更多的NO_(2)反应生成HNO_(2),由于高温下的HNO_(2)极不稳定,进一步分解成OH和NO. 展开更多
关键词 CL-20 RDX 分子动力学 热分解 ReaxFF-lg
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激光辅助切削Inconel 718合金的分子动力学模拟
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作者 张家雷 李凌 《原子与分子物理学报》 北大核心 2026年第6期137-144,共8页
通过分子动力学模拟探讨了Inconel 718合金的激光辅助加工(Laser-assisted machining,LAM)过程,分析了激光功率对切削行为的影响.研究发现:LAM引起的热软化效应可以显著提高材料的塑性响应并减少切削力,从而减小了机械功的输入.随着激... 通过分子动力学模拟探讨了Inconel 718合金的激光辅助加工(Laser-assisted machining,LAM)过程,分析了激光功率对切削行为的影响.研究发现:LAM引起的热软化效应可以显著提高材料的塑性响应并减少切削力,从而减小了机械功的输入.随着激光功率的增加,热软化效应进一步增强,同时工件表面的原子堆积现象得到缓解.此外,LAM还能削弱加工中的晶体相变,抑制位错的形成,减少了加工过程中堆垛层错的形成,从而使加工后的工件内部结构更加稳定. 展开更多
关键词 激光技术 激光辅助加工 Inconel 718 分子动力学 热软化效应
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