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高温下HMX热分解反应分子动力学模拟 被引量：1
1
作者 陈芳 贾方硕 +3 位作者 陈瑶 李天浩 郭国琦 董羚 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第2期105-110,共6页
本文采用ReaxFF-lg反应分子动力学方法研究了奥克托金(HMX)在六种不同温度下的初始反应热分解过程,验证了ReaxFF-lg势函数对HMX体系的适用性,计算了不同温度下HMX体系势能、总物种演化趋势、初始反应产物以及指前因子和活化能.结果表明,... 本文采用ReaxFF-lg反应分子动力学方法研究了奥克托金(HMX)在六种不同温度下的初始反应热分解过程,验证了ReaxFF-lg势函数对HMX体系的适用性,计算了不同温度下HMX体系势能、总物种演化趋势、初始反应产物以及指前因子和活化能.结果表明,HMX热分解过程主要有三种初始分解机理:N-NO_(2)键的断裂,HONO的解离和主环上C-N键的断裂,计算得到的初始分解阶段活化能Ea和指前因子ln(A),与实验值相吻合. 展开更多
关键词 HMX 反应分子动力学(rmd) ReaxFF-lg 热分解 温度
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ReaxFF-MD揭示木质素热解反应机制的分子动力学研究
2
作者 徐芳 张锐 +1 位作者 崔达 王擎 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1253-1263,共11页
通过ReaxFF-MD反应分子动力学模拟,深入探讨了木质素热解产物的演化规律及氧元素的迁移机制,重点分析了木质素的热解反应机理。结果表明,2000 K是木质素热解不同反应机制的转折点,低温度条件下一次分解反应起主要作用,主要涉及大分子网... 通过ReaxFF-MD反应分子动力学模拟,深入探讨了木质素热解产物的演化规律及氧元素的迁移机制,重点分析了木质素的热解反应机理。结果表明,2000 K是木质素热解不同反应机制的转折点,低温度条件下一次分解反应起主要作用,主要涉及大分子网络结构的分解及弱桥键的断裂。并且温度的升高有助于氧元素向生物油和热解气迁移。高温度条件下木质素热解过程既存在一次分解反应也包含热解产物的二次反应。反应温度越高,一次反应的时间越短。二次反应过程中绝大部分生物油通过重组或缩聚转化为焦炭,仅有小部分生物油分解生成热解气。高温条件下,氧元素主要存在于热解气中,H_(2)O、CO_(2)、CH_(2)O等含氧气体的产生与木质素结构中含有丰富的羟基、羧基、羰基官能团有关。 展开更多
关键词 木质素 热解 反应分子动力学 热解机理
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分子水平MIP-CGP工艺反应动力学研究及应用
3
作者 覃兴龙 纪晔 +4 位作者 蔡广庆 叶磊 田冬妮 信函 刘纪昌 《石油炼制与化工》 北大核心 2025年第5期169-179,共11页
催化裂化反应动力学研究可以为工业装置的“安稳长满优”生产提供决策依据,推动催化裂化技术进步,深化对催化裂化反应机理和反应网络的理解。基于此,以分子炼油理念为指导,采用结构导向集总(SOL)方法和多种分析手段,实现了对催化裂化原... 催化裂化反应动力学研究可以为工业装置的“安稳长满优”生产提供决策依据,推动催化裂化技术进步,深化对催化裂化反应机理和反应网络的理解。基于此,以分子炼油理念为指导,采用结构导向集总(SOL)方法和多种分析手段,实现了对催化裂化原料油分子组成的数字化重构;结合反应机理,构建了分子水平的催化裂化反应动力学模型;结合MIP-CGP工艺工业装置的反应器结构特征,构建了分子水平的催化裂化反应过程模型。利用上述模型,在分子水平上研究了反应条件对催化裂化产物分布的影响,并对催化裂化过程进行了优化。结果表明:当反应温度由500℃上升到560℃时,汽油中戊烯、异戊烯和甲基噻吩分子的含量上升,甲基己烯含量先升后降,柴油中丁基萘、甲基菲和二甲基苯并噻吩分子的含量上升;从分子水平上阐明了较低反应温度有助于降低汽油中烯烃含量和硫含量,以及柴油中多环芳烃含量和硫含量的原理。保证汽油收率不小于40%且汽油中烯烃体积分数不大于18%的反应温度为515~525℃,剂油质量比为8.0~10.0。上述结果表明,基于SOL的催化裂化反应过程模型可以为炼油厂重油轻质化过程的工艺优化提供分子水平的理论指导。 展开更多
关键词 分子炼油 结构导向集总 催化裂化 反应动力学
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单基发射药的药型对分子裁剪反应过程动力学的影响
4
作者 彭智华 王欣雨 +6 位作者 顾玉乐 范红蕾 李世影 李纯志 王晓倩 肖忠良 吴晓青 《含能材料》 北大核心 2025年第1期47-56,共10页
为研究药型尺寸对单基发射药分子裁剪反应过程的影响,以水合肼为脱硝试剂,对七孔、单孔和无孔单基发射药进行表层分子裁剪,制备了3种梯度硝基单基发射药。基于Avrami模型对不同药型单基发射药分子裁剪反应过程的动力学进行了研究,结果表... 为研究药型尺寸对单基发射药分子裁剪反应过程的影响,以水合肼为脱硝试剂,对七孔、单孔和无孔单基发射药进行表层分子裁剪,制备了3种梯度硝基单基发射药。基于Avrami模型对不同药型单基发射药分子裁剪反应过程的动力学进行了研究,结果表明:Avrami模型可以用于描述3种药型单基发射药的分子裁剪反应过程;七孔单基发射药的Avrami指数,在70~75℃范围内n>1,分子裁剪反应过程受化学反应过程控制;在75~80℃范围内n<1,分子裁剪反应过程受内扩散和化学反应共同控制。单孔和无孔单基发射药的Avrami指数n<1,分子裁剪反应过程受内扩散和化学反应共同控制。依据Fick定律求得单孔和无孔单基发射药的扩散系数D,单孔单基发射药的扩散系数为3.8×10^(-13)~10.2×10^(-13)m^(2)·s^(-1),无孔单基发射药的扩散系数为3.7×10^(-13)~5.1×10^(-13)m^(2)·s^(-1);利用Arrhenius方程计算出3种单基发射药的表观活化能,七孔、单孔和无孔单基发射药的表观活化能分别为45.84,52.88和38.26 kJ·mol^(-1)。研究通过对不同药型单基发射药分子裁剪反应过程动力学的研究,为梯度硝基单基发射药的可控制备提供理论指导。 展开更多
关键词 梯度硝基单基发射药 不同药型 分子裁剪 反应动力学 Avrami模型
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Ⅰ型缺陷C-S-H凝胶相热稳定性的反应分子动力学研究
5
作者 孙明 汤庆印 +2 位作者 郭浩然 王攀 袁雄洲 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第6期2046-2059,共14页
在高温条件下,C-S-H凝胶中缺陷和受限水的存在显著影响其强度和耐久性。本研究采用反应分子动力学方法,研究了Ⅰ型缺陷C-S-H凝胶在高温环境下的分子结构特征和反应性。研究发现:温度和Ca/Si比升高导致水分子流动性增强,加速其渗入层状结... 在高温条件下,C-S-H凝胶中缺陷和受限水的存在显著影响其强度和耐久性。本研究采用反应分子动力学方法,研究了Ⅰ型缺陷C-S-H凝胶在高温环境下的分子结构特征和反应性。研究发现:温度和Ca/Si比升高导致水分子流动性增强,加速其渗入层状结构,降低结构有序性和连通性,引起Q^(1)和Q^(0)增加,削弱C-S-H凝胶的热稳定性;Ⅰ型缺陷使C-S-H凝胶沿层间方向膨胀,且随温度和Ca/Si比升高,膨胀率增大;在高温、高Ca/Si比条件下,水分子反应性增强,促进水解反应和羟基形成,Ⅰ型缺陷快速扩展,显著影响凝胶结构稳定性。本研究成果可为改善混凝土在火灾等极端环境下的性能提供理论支持。 展开更多
关键词 C-S-H凝胶 高温环境 Ⅰ型缺陷 钙硅比 分子动力学模拟 反应分子动力学
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抗氧剂协同作用机理的加速反应分子动力学研究
6
作者 周锐 鲍路瑶 +1 位作者 卜伟锋 周峰 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期325-336,共12页
受阻酚类抗氧剂与二苯胺类抗氧剂复配使用往往表现出优异的协同抗氧化作用,但其详细的化学反应路线尚不明确.本文中利用1种结合元动力学(Metadynamics)与反应力场(ReaxFF)的加速反应分子动力学方法,模拟了季戊四醇酯基础油添加2种典型... 受阻酚类抗氧剂与二苯胺类抗氧剂复配使用往往表现出优异的协同抗氧化作用,但其详细的化学反应路线尚不明确.本文中利用1种结合元动力学(Metadynamics)与反应力场(ReaxFF)的加速反应分子动力学方法,模拟了季戊四醇酯基础油添加2种典型抗氧剂[2,6-二叔丁基对甲酚(2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol,BHT)、4,4'-二辛基二苯胺(4,4'-Di-iso-octyldiphenylamin,ODA)]在不同温度工况下(350和500 K)的热氧化分解过程.结果表明:酯基数量的增多、烷烃链长度的增加以及仲氢和叔氢数量的增大会导致多元醇酯基础油氧化安定性减弱;烷基过氧自由基以及烷氧自由基是加速基础油烷烃链链式反应的关键;BHT和ODA通过有效捕捉这2种自由基进而提高体系氧化安定性.2种抗氧剂优异的协同作用来源于低温下BHT苯酚脱出的氢原子有效提高了ODA以及N-羟基二苯胺的再生效率.详细反应路径表明,ODA存在多个反应活性位点是其抗氧性能优于BHT的重要原因之一. 展开更多
关键词 加速反应分子动力学 反应力场 合成酯润滑油 抗氧化剂 反应机理
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NEPE推进剂中叠氮类黏合剂分子固化反应动力学模拟研究
7
作者 赵骁 张鑫 +3 位作者 臧启光 杨二刚 周少魁 吴芳 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第1期85-92,共8页
叠氮类黏合剂分子的固化反应动力学模型是了解相应硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂交联网络形成机理的重要途径。采用密度泛函理论(DFT)及过渡态理论(TST)方法,研究了缩水甘油叠氮聚醚(GAP)、3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)... 叠氮类黏合剂分子的固化反应动力学模型是了解相应硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂交联网络形成机理的重要途径。采用密度泛函理论(DFT)及过渡态理论(TST)方法,研究了缩水甘油叠氮聚醚(GAP)、3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)及三羟甲基丙烷(TMP)、硝化甘油(NG)、奥克托今(HMX)的分子结构、电子结构、分子间相互作用,以及分别在甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)体系中的固化反应动力学。结果表明,PBT的极性及稳定性均高于GAP,作为氢键供体的羟基与叠氮拥有更强的电负性。基于不同体系反应活化能垒ΔG和反应速率常数k的计算结果,TDI体系中黏合剂分子的固化反应速度(2.68×10^(-34)cm^(3)·mol^(-1)·s^(-1))显著高于HDI固化体系(3.50×10^(-35)cm^(3)·mol^(-1)·s^(-1))。同时,TMP与不同叠氮类黏合剂分子均能形成较强的分子间相互作用,并能够显著提高固化反应速率。此外,TDI体系中强氢键对固化反应的促进作用在高温下仍表现明显。 展开更多
关键词 固体推进剂 叠氮黏合剂 固化反应动力学 密度泛函理论 分子间相互作用
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基于定量XRD的碱激发胶凝材料分子动力学模拟
8
作者 王晴 李赫维 +2 位作者 丁兆洋 张强 赵明宇 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第5期483-490,共8页
提出了一种碱激发胶凝材料分子模型搭建方法,采用Rietveld精修和内标法定量X射线衍射技术(QXRD)分析了碱激发胶凝材料的晶相成分,并与X射线荧光分析(XRF)结果对照分析了非晶相化学成分,采用X射线衍射(XRD)分峰法得到碱激发胶凝材料非晶... 提出了一种碱激发胶凝材料分子模型搭建方法,采用Rietveld精修和内标法定量X射线衍射技术(QXRD)分析了碱激发胶凝材料的晶相成分,并与X射线荧光分析(XRF)结果对照分析了非晶相化学成分,采用X射线衍射(XRD)分峰法得到碱激发胶凝材料非晶相的近程有序结构,利用Materials Studio软件搭建了水化硅铝酸钠(N‑A‑S‑H)和水化硅铝酸钙(C‑A‑S‑H)的结构,并通过分子动力学模拟径向分布函数和体积模量进行了验证.结果表明:N‑A‑S‑H凝胶的近程有序结构与方钠石接近;C‑A‑S‑H凝胶的近程有序结构与水化钙铝黄长石接近.通过径向分布函数与体积模量验证了搭建模型的准确性.本文的模型搭建方法基于真实样品的XRD测试结果,与单一采用软件模拟的方法相比具有更好的真实性和创新性. 展开更多
关键词 碱激发胶凝材料 反应产物 X射线衍射 RIETVELD精修 XRD分峰法 分子动力学模拟
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掺氨对乙烯氧化过程中多环芳烃生成影响的分子动力学模拟
9
作者 廉钰坤 王春波 洪迪昆 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期461-468,I0005,共9页
作为可再生能源的储能载体,氨与碳氢燃料掺混燃烧可实现大规模二氧化碳(CO_(2))减排。该文以多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAH)重要前驱体乙烯为对象,采用反应分子动力学模拟方法研究掺氨对乙烯氧化过程中PAH生成的影响... 作为可再生能源的储能载体,氨与碳氢燃料掺混燃烧可实现大规模二氧化碳(CO_(2))减排。该文以多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAH)重要前驱体乙烯为对象,采用反应分子动力学模拟方法研究掺氨对乙烯氧化过程中PAH生成的影响。结果表明,PAH的生成呈阶段特征,包括PAH的形成、生长和聚集成核过程。掺氨基本不影响PAH前驱体(C_(1)-C_(5)碳氢化合物)的生成和消耗,因此对PAH形成阶段的影响较小。掺氨导致含氮PAH分子的分解反应增强,进而抑制了PAH的生长,但掺氨基本不影响PAH的芳环结构分布。掺氨引入的N原子导致PAH分子间通过二维边界相互连接聚合的次数减少,但通过三维堆积产生的平行层结构增加,从而降低了PAH的稳定性。可知,掺氨抑制PAH生长的原因是PAH生长速度减慢以及PAH聚合的稳定性降低。 展开更多
关键词 多环芳烃 乙烯氧化 氨 反应分子动力学
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基于ReaxFF的煤超临界水气化无机硫迁移的分子动力学研究
10
作者 朱非环 黄成炜 +2 位作者 刘单珂 徐加陵 于立军 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第4期199-206,共8页
煤炭的超临界水气化制氢技术前景广阔,然而气化过程中生成的有毒硫化物限制了该技术的进一步发展。因此,开展煤炭超临界水气化过程中的硫迁移机理研究,对煤炭超临界水气化硫元素定向调控方法的建立具有重要意义。无机硫的迁移是煤炭超... 煤炭的超临界水气化制氢技术前景广阔,然而气化过程中生成的有毒硫化物限制了该技术的进一步发展。因此,开展煤炭超临界水气化过程中的硫迁移机理研究,对煤炭超临界水气化硫元素定向调控方法的建立具有重要意义。无机硫的迁移是煤炭超临界水气化过程硫迁移机理的重要组成部分,以煤炭中无机硫的主要赋存载体—黄铁矿为研究对象,建立了多种工况下黄铁矿超临界水气化的分子动力学模型,总结了H_(2)、H_(2)S等关键产物的变化规律,并使用动画追踪硫的脱出转化过程以获得迁移路径图。结果表明:提高温度在促进氢气生成的同时可以抑制硫化氢气体的产生,且有利于硫元素以自由基团的形式从黄铁矿中脱离;增加超临界水分子数量促进了硫原子脱离黄铁矿且可以提升氢气的产量,但不会促进硫化氢气体的生成。在硫的迁移方面,硫原子的迁移分为热解脱离与水分子协助脱离2种方式,其中热解脱离发生在反应的前期,水分子协助脱离则是硫原子的主要迁移方式,硫的最终存在形态为HOS、H_(2)OS等含硫基团及H_(2)S气体,含硫基团占据了脱出硫原子总量的80%以上。黄铁矿团簇演化的另一关键步骤是氧原子键入团簇,其主要过程为水分子中的氧原子与铁原子成键并由团簇外侧逐渐向内部移动。 展开更多
关键词 黄铁矿 超临界水 硫迁移 分子动力学 反应力场
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冲击作用下CL⁃20含能共晶的反应分子动力学模拟
11
作者 伍俊英 方汇璇 +3 位作者 尚伊平 李钧剑 王健宇 陈朗 《含能材料》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期49-64,共16页
共晶技术是降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL‐20)感度的有效方法之一,研究冲击作用下CL‐20共晶的化学反应,有助于理解CL‐20共晶的冲击反应机制,对炸药安全评价分析具有重要意义。本研究采用ReaxFF‐lg反应力场的分子动力学方法,同时结合... 共晶技术是降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL‐20)感度的有效方法之一,研究冲击作用下CL‐20共晶的化学反应,有助于理解CL‐20共晶的冲击反应机制,对炸药安全评价分析具有重要意义。本研究采用ReaxFF‐lg反应力场的分子动力学方法,同时结合非平衡加载方法,对CL‐20/2,5‐二硝基甲苯(DNT)、CL‐20/1,3‐二硝基苯(DNB)和CL‐20/1‐甲基‐3,5‐二硝基‐1,2,4‐三唑(MDNT)三种共晶在2~5 km·s^(-1)冲击速度下的冲击压缩过程进行了分子动力学模拟,获得了含能共晶在冲击作用后的热力学演化特征、初始化学反应路径和产物信息,并与CL‐20的情况进行了对比分析。研究发现:CL‐20/DNT、CL‐20/DNB和CL‐20/MDNT 3种共晶都有一定程度的降低冲击感度作用,3种共晶的冲击感度顺序依次为CL‐20/MDNT>CL‐20/DNB>CL‐20/DNT。3种共晶的分解反应均是从CL‐20分解开始,且CL‐20的分解速度比DNT、DNB和MDNT快。在2 km·s^(-1)冲击速度下,CL‐20共晶首先发生聚合反应,CL‐20与共晶配体分子间的聚合反应早于CL‐20分子间的聚合,且反应频次远高于CL‐20分子之间聚合。在3 km·s^(-1)的冲击条件下,CL‐20首先发生了N—N以及C—N键断裂,笼型结构被破坏,同时生成NO_(2),CL‐20初步断键后的结构及产物NO_(2)会进一步与共晶配体分子DNT、DNB、MDNT结合,降低CL‐20反应中间产物的浓度,达到降感作用。在4,5 km·s^(-1)冲击条件下,CL‐20中的环状骨架结构会直接遭到破坏,发生C—N键断裂,产生小分子碎片,直接生成N2,同时有NO_(2)、H_(2)、CO_(2)、H_(2)O等产物生成。 展开更多
关键词 含能共晶 反应力场 分子动力学 冲击波 反应机理
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H_(2)O气氛下富油煤热解过程的反应分子动力学模拟 被引量：1
12
作者 黄淄博 刘倩如 +2 位作者 刘红 周文静 魏进家 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期189-199,共11页
【目的】我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度。深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要。【方法】采用反... 【目的】我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度。深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要。【方法】采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究富油煤(长焰煤)热解过程以及H_(2)O气氛对热解产物分布的影响和作用机制。【结果和结论】结果表明,富油煤(长焰煤)热解的温度范围为1200~2800 K,热解过程主要分为热解(1200~2000 K)和缩聚(2000~2800 K)两个阶段。在热解阶段,随着温度的升高,煤分子快速裂解,焦炭产物不断减少,焦油和气体产物不断增加;在缩聚阶段,焦油产物之间发生缩聚反应生成焦炭,同时释放小分子气体,导致焦油产物减少,焦炭和气体产物增加。因此,提高热解温度、延长热解时间可得到更多的气体产物,而提升焦油产量的关键则是抑制缩聚反应发生。在高温缩聚阶段引入H_(2)O气氛热解,结果表明,H_(2)O能够有效地促进煤分子的裂解,随着H_(2)O占比的增加,煤热解体系中C―C键减少,C―H和C―O键增加。分析二者之间的交互作用发现,煤热解产生的自由基与H_(2)O反应,促进H_(2)O分子分解,H_(2)O分解产生的H•和OH•又进一步促进煤裂解,并与煤热解产物反应,生成更多的焦油和气体。研究加深了对富油煤热解过程的理解,对煤炭资源的清洁高效利用具有一定指导意义。 展开更多
关键词 富油煤 热解 反应机理 H_(2)O气氛 反应分子动力学
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化学链甲烷氧化偶联界面反应路径和晶格氧传递的分子动力学模拟 被引量：1
13
作者 李婉莹 陈良勇 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期820-830,共11页
本研究采用分子动力学模拟的方法计算八种金属氧化物催化剂-载氧体CL-OCM反应性能,并对性能最优的Mn_(2)O_(3)开展反应时间和颗粒尺寸的研究。结果表明,适当延长反应时间有利于提高C_(2)H_(4)选择性;C/O=1是Mn_(2)O_(3)的理想尺寸。基... 本研究采用分子动力学模拟的方法计算八种金属氧化物催化剂-载氧体CL-OCM反应性能,并对性能最优的Mn_(2)O_(3)开展反应时间和颗粒尺寸的研究。结果表明,适当延长反应时间有利于提高C_(2)H_(4)选择性;C/O=1是Mn_(2)O_(3)的理想尺寸。基于以上结果分析了Mn_(2)O_(3)CL-OCM界面反应路径和晶格氧传递问题,以揭示反应机理。CH_(3)^(*)气相二聚化生成C_(2)H6的是CL-OCM最主要的碳偶联路径。除此之外,还存在两条碳偶联路径,均由CH2^(*)引发。CH_(3)^(*)与OH^(*)表面结合生成甲醇是CL-OCM副反应的先决步骤,抑制甲醇生成是提高CL-OCM反应C_(2)选择性的关键。晶格氧存在转化,表面晶格氧是甲烷活化的活性氧。晶格氧数量差异及体相晶格氧迁移阻力差异是导致CH_(4)转化率和C_(2)选择性不同的主要原因。该研究为CL-OCM催化剂-载氧体的机理探究提供新的方法。 展开更多
关键词 化学链甲烷氧化偶联 催化剂-载氧体 分子动力学模拟 界面反应 晶格氧
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基于分子水平反应动力学模型研究供氢剂对热转化过程产物分布的影响规律
14
作者 叶磊 侯立新 +6 位作者 韩秉强 覃兴龙 马明轩 王天啸 刘纪昌 雷志刚 张健 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1330-1344,共15页
为实现延迟焦化工艺优化与重油资源的高效利用,从热转化反应机理出发,利用基于结构导向集总方法建立的分子水平延迟焦化反应动力学模型,计算不同工艺条件下汽油、柴油产物中烃族组成和典型分子含量,并从分子水平揭示工艺条件的影响规律... 为实现延迟焦化工艺优化与重油资源的高效利用,从热转化反应机理出发,利用基于结构导向集总方法建立的分子水平延迟焦化反应动力学模型,计算不同工艺条件下汽油、柴油产物中烃族组成和典型分子含量,并从分子水平揭示工艺条件的影响规律。分子水平的延迟焦化反应动力学模型能够考察不同供氢剂对延迟焦化产物分布的作用机理。模型计算结果表明,四氢萘能够有效地提供氢自由基,提高液体产物收率。当四氢萘添加质量分数为5%时,与未添加四氢萘相比,延迟焦化产物气体和焦炭收率分别下降3.60%和0.80%,液体收率增加4.40%。以增加汽油和柴油收率为目的,催化裂化柴油比焦化柴油更加适合作为供氢剂掺炼。 展开更多
关键词 延迟焦化 供氢剂 反应动力学 结构导向集总 分子管理
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Si-GDP结构和力学性能的反应分子动力学模拟
15
作者 黄保生 杨武 +1 位作者 易勇 毕鹏 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期74-80,共7页
构建了硅掺杂辉光放电聚合物(Si-GDP)模型,采用反应力场分子动力学模拟(ReaxFF MD)探讨了硅含量、碳氢比及密度对其杂化碳键合与力学性能的影响。研究结果表明:随着硅含量增加,聚合物中sp^(3)C含量增加,趋向于形成一个大分子,同时小分... 构建了硅掺杂辉光放电聚合物(Si-GDP)模型,采用反应力场分子动力学模拟(ReaxFF MD)探讨了硅含量、碳氢比及密度对其杂化碳键合与力学性能的影响。研究结果表明:随着硅含量增加,聚合物中sp^(3)C含量增加,趋向于形成一个大分子,同时小分子种类和数目减少,促进了碳硅原子成键并抑制端基CH_(3)生成,进而提高材料力学性能;随着氢含量的增加,sp^(3)C和端基CH_(3)比例增加,生成的端基CH_(3)降低了分子间交联程度,进而降低了材料力学性能,而分子基团数目变化不明显;随着密度的提升,聚合物中sp^(2)C比例提升明显,sp^(3)C比例有少量提升,分子基团数目变化不大,密度主要通过提升sp^(2)C比例提升材料力学性能。研究结果为评估和理解硅掺杂辉光放电聚合物的结构和力学性能提供了新的视角和方法。 展开更多
关键词 反应分子动力学模拟 辉光放电聚合物 力学性能 硅掺杂
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基于反应分子动力学的超临界多元热流体发生规律及物性变化特征
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作者 杨棽垚 杨二龙 +2 位作者 戚志林 严文德 徐放 《东北石油大学学报》 北大核心 2024年第6期98-108,I0007,I0008,共13页
超临界多元热流体发生过程中各组分质量分数变化规律认识不清。基于反应分子动力学方法,进行不同条件下的超临界多元热流体发生规律模拟,结合实验和模型计算结果,研究热流体各组分质量分数随反应温度、反应压力、时间和原料比例的变化规... 超临界多元热流体发生过程中各组分质量分数变化规律认识不清。基于反应分子动力学方法,进行不同条件下的超临界多元热流体发生规律模拟,结合实验和模型计算结果,研究热流体各组分质量分数随反应温度、反应压力、时间和原料比例的变化规律,分析热流体各组分质量分数变化对流体物性的影响。结果表明:模拟结果与相近条件的实验和理论计算结果吻合度较高,采用反应分子动力学模拟研究超临界多元热流体发生规律具有较高准确性;反应温度、反应压力越高,原料完全反应时间越短;柴油质量分数越高,原料完全反应时间越长;反应温度、压力对完全反应后超临界多元热流体各组分质量分数无显著影响,柴油质量分数影响较大,柴油质量分数越高,热流体中二氧化碳和氮气质量分数越高,水质量分数越低;在反应未完全时,反应时间对热流体物性的影响较显著,反应初始至结束的流体密度降幅为8.19%,流体比焓降幅为49.85%,在反应完全后,反应原料比例对热流体物性影响较大,原料柴油质量分数由8.39%上升至25.14%,流体密度增幅为7.82%,流体比焓降幅为10.58%。该结果为开展超临界多元热流体发生规律研究及热流体发生环境优化提供参考。 展开更多
关键词 超临界多元热流体 发生规律 热流体物性 ReaxFF反应力场 分子动力学模拟 稠油热采
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芘氧化过程的反应分子动力学模拟
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作者 吴胜 伍刚 王鹏飞 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期557-562,共6页
通过反应分子动力学(ReaxFF MD)研究了芘(A4)的氧化过程,分析了催化剂在氧化过程中的作用,研究了A4的详细氧化机理,结果表明:开环反应主要发生在自由边(free-edge)位点,并且在该位点脱氢和氧化反应更易发生.随着环数的增加,开环反应发... 通过反应分子动力学(ReaxFF MD)研究了芘(A4)的氧化过程,分析了催化剂在氧化过程中的作用,研究了A4的详细氧化机理,结果表明:开环反应主要发生在自由边(free-edge)位点,并且在该位点脱氢和氧化反应更易发生.随着环数的增加,开环反应发生时分子中所含的氢原子数逐渐减少,在最后一个环开环时氢原子数下降更明显. 展开更多
关键词 芘 催化氧化 氧化机理 反应分子动力学
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掺氨对甲烷爆炸影响的热力学及反应分子动力学研究
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作者 张继达 杨俊辉 +1 位作者 苗常盛 洪迪昆 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期342-347,共6页
实现低浓度瓦斯的安全高效利用对煤炭产业的碳减排具有重要意义,低浓度瓦斯易爆特性极大限制了其安全利用。已有大量研究探究N_(2)、CO_(2)、H_(2)O等添加剂对瓦斯爆炸的影响特性,但NH3添加对瓦斯爆炸的影响鲜有研究。采用热力学及反应... 实现低浓度瓦斯的安全高效利用对煤炭产业的碳减排具有重要意义,低浓度瓦斯易爆特性极大限制了其安全利用。已有大量研究探究N_(2)、CO_(2)、H_(2)O等添加剂对瓦斯爆炸的影响特性,但NH3添加对瓦斯爆炸的影响鲜有研究。采用热力学及反应分子动力学方法研究了掺氨对甲烷爆炸的影响。基于绝热燃烧温度理论研究了不同温度下甲烷/氨气混合气的爆炸下限。通过反应分子动力学方法探究了掺氨对CH_(4)氧化反应速率以及CO、CO_(2)等产物分布的影响。基于甲烷/空气以及甲烷/氨气/空气体系中自由基演变的对比分析,揭示了掺氨对甲烷爆炸反应的影响机制。结果表明:甲烷/氨气/空气混合气的爆炸下限随着初始温度的升高而降低,氨气的添加提高了混合气的爆炸下限,从而抑制了混合气的爆炸,掺氨浓度越高,抑制爆炸的效果越明显。氨气的添加降低了甲烷氧化反应速率,抑制了甲烷氧化生成CO_(2)和H_(2)O。氨气促进了OH自由基的消耗,降低了体系中OH自由基浓度,从而抑制了CH_(4)+OH→CH_(3)+H_(2)O,CH_(3)+OH→CH_(2)O+H_(2)和CO+OH→CO_(2)+H反应。 展开更多
关键词 甲烷爆炸 氨 爆炸下限 绝热火焰温度 反应分子动力学
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含孔洞炸药晶体HMX冲击响应的分子动力学模拟 被引量：2
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作者 周婷婷 楼建锋 《含能材料》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期65-75,共11页
动载荷下炸药晶体缺陷与热点形成的关联是当前含能材料领域的研究热点之一,理解热点形成机制及其对炸药起爆和感度的影响对于炸药安全性评估和研制安全弹药至关重要。本研究采用ReaxFF反应力场和分子动力学方法,对含圆柱形孔洞的炸药单... 动载荷下炸药晶体缺陷与热点形成的关联是当前含能材料领域的研究热点之一,理解热点形成机制及其对炸药起爆和感度的影响对于炸药安全性评估和研制安全弹药至关重要。本研究采用ReaxFF反应力场和分子动力学方法,对含圆柱形孔洞的炸药单晶奥克托金(HMX)在冲击载荷下的动态响应进行了研究,并探究了孔洞尺寸和双孔洞的影响。结果表明,冲击载荷下孔洞的塌缩过程分为3个阶段,即孔洞上游的塑性变形、上游原子向孔洞中心和下游运动形成流动原子、流动原子与下游碰撞。热点形成的主要机制是流动原子与下游碰撞使得动能转换为热能导致温度快速升高。热点的高温诱发了局部化学反应,HMX分子中N─NO2键断裂生成NO2是主要的初始反应机制。圆柱形孔洞的塌缩过程和热点形成机制与球形孔洞是相似的,但圆柱形孔洞的汇聚效应更弱、形成的流动原子速度更低,导致热点温度显著降低、化学反应更弱。此外,圆柱形孔洞在塌缩过程中在其周围形成了剪切带,这在球形孔洞中没有出现。随着孔洞尺寸的增大,流动原子的速度提高、剪切带变宽、热点温度升高且面积增大,进而引发了更剧烈的化学反应。对于沿冲击方向排布相距一个孔洞半径的双孔洞,孔洞塌缩过程与单孔洞是类似的,但由于冲击波在传过上游孔洞后压力有所降低,导致下游孔洞在塌缩过程中形成的流动原子速度更小、热点温度更低。本研究有助于深入理解晶体缺陷对炸药热点形成与起爆机理的作用,为宏观理论建模提供物理机制与规律认识。 展开更多
关键词 炸药 孔洞 热点 化学反应 分子动力学
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电场辅助NH_(3)/CH_(4)燃烧的反应分子动力学研究
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作者 洪樱珊 王静 +1 位作者 黄福全 姜曦灼 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期619-625,共7页
采用反应力场分子动力学方法(ReaxFF MD)研究了电场辅助条件下NH_(3)/CH_(4)在空气中的燃烧特性.明确了反应过程中NH_(3)分子数、中间产物种类及重要自由基随电场强度的变化规律,以及电场强度对燃烧反应路径的影响.结果表明,电场缩短了... 采用反应力场分子动力学方法(ReaxFF MD)研究了电场辅助条件下NH_(3)/CH_(4)在空气中的燃烧特性.明确了反应过程中NH_(3)分子数、中间产物种类及重要自由基随电场强度的变化规律,以及电场强度对燃烧反应路径的影响.结果表明,电场缩短了第一个NH_(3)分子的分解时间,改变了NH_(3)消耗速率及NH_(3)/CH_(4)在空气中燃烧的系列反应路径,从而影响了氮氧化物(NO_(x))生成量.从微观层面揭示了外加电场对NH_(3)/CH_(4)在空气中燃烧反应的影响,为利用外加电场调控燃烧提供了理论依据. 展开更多
关键词 电场 NH_(3)/CH_(4)燃烧 反应力场 分子动力学 氮氧化物(NO_(x))
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