gemc法模拟流体汽液相平衡

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1、重庆大学硕士学位论文GEMC法模拟流体汽液相平衡姓名：施晓明申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：薛荣书20060401重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着统计力学理论和计算机技术的飞速发展，计算机分子模拟已经成为在分子水平上研究流体的一种强有力工具。分子模拟技术在化工各个领域的应用研究得到了飞速的发展，目前，它已发展成为一种强有力的兼具理论研究和实验测定的手段，与理论研究及实验测定逐渐形成了三足鼎立之势。Gibbs系综MontoCarlo(GEMC)模拟方法是一种直接模拟流体汽液相平衡的计算机模拟方法，应用这种方法可以减少计算时

2、间，而且比间接蒙特卡洛模拟法简便，不需要计算大量的化学势，汽液平衡的模拟在一次计算中就能完成。本文采用GEMC方法，运用结构化程序语言VisualFortran95，分别采用Lennard-Jones势能模型、BuckinghamExp-6势能模型以及哥伦布势能函数计算分子间的非电荷近程相互作用势能及电荷间的近程作用势能，分别采用长程校正方法及Ewald加和方法计算分子间非电荷长程作用及电荷长程作用，模型分子结构均采用构型偏倚分子增长方法产生，较为系统地模拟计算了水/甲烷、水/二氧化碳、乙烷/庚烷和辛烷/十二烷的二元体系的流体相平衡。

3、通过将模拟结果与实验数据进行对比得出，两者吻合较好，所采用的模拟方法是可行的。本文所做的研究工作为以后利用分子模拟方法进一步研究预测更复杂的碳氢化合物的多元体系的相平衡的性质以及更为复杂的水的二元体系的热力学性质积累了宝贵的经验。关键词：分子模拟，GEMC模拟，流体，汽液相平衡I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofstatisticmechanicstheoryandcomputertechnology,computermolecularsimulationhasbecamea

4、powerfultooltostudythefluidinmolecularlevel.Molecularsimulationtechnologyhasalsodevelopedrapidlyinchemicalengineeringfieldandbecameausefulmeansthatthestudyoftheoryandexperimentcanbepreceded.TheGibbsEnsembleMonteCarlosimulationthattheresultcanbeobtainedfasterthanindirect

5、computersimulationisadirectcomputersimulationmethodforsimulatingphaseequilibrium.Furthermore,thiskindofsimulationismoreconvenientthanindirectMonteCarlosimulation.Inthispaper,GibbsEnsembleMonteCarlosimulationhasbeenusedsuccessfullytosimulatethevapor-liquidphaseequilibriu

6、mforbinarysystemssuchaswater/methane,water/carbondioxide,ethane/heptaneandoctane/dodecaneataseriesofpressuresandtemperaturesbycomputerprogram—VisualFortran95.Lennard-Jonespotentialmodel,BuckinghamExp-6potentialmodelandColumbuspotentialfunctionhavebeenusedrespectivelytoc

7、alculatetheshortrangepotentialenergyamongelectricchargesandthepotentialenergyamongmolecules.Atthesametime,long-rangecorrectionsandEwaldSummationtechniqueshavebeenusedrespectivelytocalculateno-chargelongrangeintermolecularinteractionsandlongrangecharge-chargeinteractions

8、inthesimulations.Comparedthedatagotfromcomputersimulationwithexperimentaldata,itshowsthatbothofthemareingoodag