基于粗粒化模型对有机溶剂的分子动力学模拟

在基于Boltzmann分布对四种基本构象进行MonteCarlo取样后,通过与全原子模型的范德华势比较得到了Gay-Berne(GB)参数.又在对用量化计算得到的分子体系的电势进行电荷、偶极矩和四极矩的拟合后,得到了电多极展开势(EMP)参数.利用得到的粗粒化参数,基于粗粒化模型,对CHCl3及四氢呋喃(THF)两种有机溶剂进行了分子动力学模拟(MDS),并将结果同全原子模拟进行了比较.计算结果表明用粗粒化模型从整体上能重复全原子模型的模拟结果,但在某些细节的计算与全原子模型有偏差,其原因可能是目前工作仅考虑了单位点情况,为此今后在对具有复杂结构的分子进行粗粒化模拟时还应考虑合理放置及增加相互作用位点.

水库下游河床粗化计算模型

根据泥沙起动及河床粗化理论公式 ,建立了水库下游河床粗化数学模型 ,以研究水库下游河道极限冲刷深度及粗化层级配 ,该模型计算简捷方便 ,通过实例计算结果分析、与一维数模计算成果比较及实际资料验证等结果表明 ,该模型计算结果合理、可靠 ,对研究水库下游局部河段冲刷 。

多层石墨烯的粗粒化分子动力学模型与力学性能

为了有效研究多层石墨烯等石墨烯集合体的力学性能,避免由于实验难度大、全原子计算成本高等带来的困难,基于Tersoff势函数提出一种可用于计算大规模石墨烯的粗粒化分子动力学方法.该方法计算时只需输入原子坐标,大大减少了模型的数据处理,提高了计算效率.通过与全原子模型计算结果比较,本文提出的粗粒化分子动力学方法可以准确预测多层石墨烯的拉伸破坏性能,对制备高性能石墨烯纤维有一定的指导意义.

对油藏模型网格粗化中REV理论的探讨

Lasseter等(1986)提出油藏模型网格粗化(Reservoir Upscaling)应当在表征体元(Representative Elementary Volume,简称REV)级进行。REV指一种特定的体积元,在这种体积元测取的物性参数将在一定的比例尺范围内保持不变。REV理论一直是一个有争议的概念,因为其定义不十分清晰,且没有说明如何在真实油藏中获取之。因此,甚至有人怀疑在真实油藏中,是否真的存在REV。基于REV理论,提出了一个新的概念——表征体元网格,(Representative Elementary Volume Grid,简称REVG)。该网格体系在给定的比例尺范围内可最佳地描述油藏的非均质性。从物理意义上讲,在REVG系统中,每个网格内的物性差异最小,而网格间的物性差异最大。

多肽协同作用下淀粉样成核的粗粒化模拟

目的探究考虑协同作用的多肽构象转变能力对多肽成核及相关产物的影响。方法基于淀粉样多肽的两态(可溶态和β纤维化态)粗粒化模型,分别考虑协同作用(局域浓度)对多肽构象转变能力的两种影响(抑制和促进构象转变),通过蒙特卡罗模拟,分析多肽间协同作用对淀粉样成核的调控。结果对于协同作用抑制多肽构象转变的情况,淀粉样成核只在一定多肽浓度区间内、具有特定大小的寡聚体内才易发生,且出现通路寡聚体和非通路寡聚体共存的现象;而对于协同作用促进多肽构象转变的情况,观察到在低至4μmol/L生理浓度下,体系仍然可以形成原纤维。结论本文引入局域浓度对淀粉样多肽构象转变的影响,使多肽的粗粒化模型更加接近真实情况,观察到一些此前未见报道的新奇现象。研究结果有助于更好理解淀粉样多肽的纤维化机制,并为面向神经退行性疾病的治疗策略提供理论借鉴。

油藏地质模型粗化的方法及其适用性分析

模型粗化是从精细地质建模到油藏数值模拟的一个桥梁,其目的主要在于通过适度减少精细模型的网格数量来提高油藏数值模拟的运算速度。模型粗化的基本要求是尽可能保留原精细模型所承载的信息,尤其是储层的非均质特征信息。为此,必须合理选择粗化方法。依据国内外有关文献,综合介绍了模型尺寸粗化、属性粗化及粗化误差分析的方法,侧重分析了属性粗化方法及算法的适用性。

基于地震正演的模型粗化评价

地震驱动建模技术建立的地质模型能够保持原始地震响应特征。针对其建立的地质模型转化为油藏模型常规流程,基于岩石物理建模及地震正演模拟,研究地震信息在转化过程中的响应变化,从而使地球物理信息可以约束油藏模型建立的过程,进一步提升油藏模型的精度,为油藏数值模拟奠定基础。

二次硬化合金钢中多组元强化相M_2C碳化物的粗化动力学研究

高Co—Ni超高强度合金钢在482℃等温回火处理,首先析出渗碳体,回火30 min后,针状合金碳化物M_2C以共格方式从基体α-Fe中析出,回火时间延长到10 h以上,M_2C仍与基体间保持良好的共格关系。该共格关系会随过时效而失去,高分辨电镜观察表明,M_2C的尺寸r和回火时间t接近r^2∝t关系,明显偏离扩散控制的三次方关系的经典LSW粗化理论,对相近的合金钢材料有关M_2C析出动力学实验数据进行分析得到相似的结论。这不仅和第二相碳化物的形态有关,还与多组元扩散的体系相关,表明经典理论不完全适合多组分的碳化物粗化行为。从经典扩散理论出发,考虑针状沉淀相多元扩散问题,得到的针状相粒子粗化方程与实验结果吻合。

DNA超分子水凝胶的粗粒化建模与模拟

DNA超分子水凝胶在生物、医学领域具有广阔的应用前景,基于计算模拟技术研究其分子结构与其宏观性能关系具有重要意义.归因于其复杂的结构和较大的相关时间空间尺度,目前针对DNA水凝胶的分子建模与模拟研究比较缺乏.本文建立了一种DNA水凝胶的粗粒化模型,采用分子动力学模拟的方法针对一种模块化纯DNA水凝胶进行了研究.模拟结果表明其凝胶态介观结构为多孔海绵状,其交联度与水凝胶的浓度成正相关,并得出了其转变温度的范围等.模拟结果与相关实验定性或半定量符合,表明该模型可能用于该模块化DNA水凝胶等类似系统的结构功能关系研究.

红细胞拉伸变形的粗粒化模拟

采用最近提出的一种红细胞膜粗粒化网络模型研究红细胞在外力作用下的变形.该模型中细胞膜由非线性弹簧连接构成的网状结构组成,弹簧选用蠕虫链模型.系统的自由能考虑面内自由能、弯曲自由能、红细胞表面积和体积控制势能.经过粗粒化参数处理,利用耗散粒子动力学方法模拟红细胞在拉力作用下的变形.对模型中量纲一参数与真实物理量之间的对应关系进行讨论,对弯曲势能及面积、体积控制势能所对应的粒子点上的受力进行分析,并验证前人的计算与实验结果.结果表明:红细胞膜粗粒化网络模型能有效地模拟红细胞的变形,但红细胞的变形受多种因素影响,需要不断完善模型.

粗粒化DNA穿孔行为的分子动力学模拟

核酸穿过核膜或细胞膜等穿孔行为,是重要的生命活动之一。为进一步了解核酸穿孔过程,建立DNA粗粒化模型,运用分子动力学方法模拟DNA穿孔行为。结果表明,孔长越长,孔内拉力越大,DNA链在孔外等待的时间越短,穿过孔所需的时间越短;但其中各因素的单独影响作用都比较有限;孔右侧力场对穿孔时间影响显著,一定条件下对穿孔过程起决定性作用。

基于计算流体力学-离散单元法的U形管冲蚀磨损数值模拟研究

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准确性。结果表明,U形弯头的冲蚀磨损位置主要有3处;磨损率随粒径的增大呈现整体减小的趋势;U形管拱背磨损率随气速的增加而增大,且前2处磨损率峰值位置随气速的增加向入口方向偏移;长椭球对U形管造成的磨损最严重,扁椭球次之,球形最轻;粗粒化CFD-DEM能够基本准确预测U形管冲蚀磨损,且显著降低计算时间。

砾岩油藏储层建模算法优选及模型验证

砾岩油藏储层建模工作是科技攻关难点,为了建立较准确的三维地质模型,分析七中、七东1区砾岩油藏特征,综合利用地质、测井等资料,从构造建模、趋势面约束属性建模、模型粗化等方面建立起能较准确反映地下构造和储层沉积特征的三维模型。对关键步骤的影响因素和结果进行分析,对比不同建模方法所产生的模型效果,采用数值模拟方法对不同建模方法产生的结果进行验证,筛选出一系列适用于砾岩油藏建模的方法,该方法可应用于同类油藏建模工作。

萨北第四过渡带区块水平井开发方案优化研究

萨北开发区北部过渡带四条带主要发育萨I组、萨Ⅱ组油层,研究区块中水平井B5-8-A53开采目的层SⅡ2+3层,SⅡ2+3层以下为油水同层或水层。目前阶段,水平井B5-8-A53的含水率有很大上升,水平井周围注水井点少,注采关系完善程度低。因此,水平井B5-8-A53周围注水井调整和油井转注问题仍需进一步研究。通过多种技术综合研究,加深对油层认识程度,完善油层精细地质建模方法,建立区块精细地质模型,精确描述层内隔层、描述层内非均质性。总结地质模型粗化方法,对精细模型进行粗化;再通过数值模拟研究,对区块含水率和水平井含水率、地质储量进行了拟合,并在剩余油分布研究的基础上,结合建立的地质模型选出打井的井位,并对打井方案进行预测和优化,找出水平井B5-8-A53开采效果最好的单井最佳方案。把单井最佳方案进行组合,优选出最佳的组合方案;为油田特高含水期的水平井B5-8-A53开发提供技术保证。

蛋白质分子多尺度模型的比较研究

多尺度模型是分析蛋白质结构-功能关系的有效方法。采用分子动力学和粗粒化模型从不同尺度分别计算了Pin1肽脯氨酰顺反异构酶的残基波动性,运动交叉相关和低频运动模式。两种模型均能较好描述实验结构附近的运动特征,而分子动力学方法更准确地模拟了突变后引起的构象变化。

DNA非均匀功能化纳米粒子的可编程自组装行为

DNA非均匀功能化纳米粒子作为一种可编程原子等价物,在多层次自组装结构领域具有重要的应用前景。构建了DNA非均匀功能化纳米粒子的粗粒化模型,并利用分子动力学模拟其自组装过程。通过计算机模拟发现,互补DNA序列间发生杂化反应,纳米粒子形成三维网络状和支化超结构;通过构建纳米粒子自组装结构的几何模型,能够正确预测纳米粒子之间的相对位置及其分布;通过调节互补的DNA功能化纳米粒子的化学计量比,显著地改变了自组装超结构和动力学行为。

磷脂微滴囊泡化的介观模拟

发展了一种非显示溶剂的粗粒化三粒子磷脂模型，该模型明确反映磷脂分子的双尾结构．模型分别采用变形的MIE作用势和Harmonic作用势描述分子间非成键和分子内成键相互作用，粗粒化力场参数通过拟合DPPC双分子层的结构和力学性质获得．该粗粒化模型成功重现了磷脂分子从随机初始态到双分子层和从盘状结构到囊泡的形成过程．应用该模型系统研究了球形和柱形磷脂微滴囊泡化的过程，结果表明此模型能有效地模拟介观尺度下复杂磷脂囊泡的形成及演化．

JY油田L区块三维地质模型研究

为了深入了解储层含油横向展布及纵向分布情况,针对JY油田L区块进行了三维地质模型研究。根据JY油田地质资料,依次建立三维地质构造模型、岩性模型及属性模型,通过数值模拟对参数进行调整。应用此模型,可分析油藏开发动态,判断水驱前缘位置,确定剩余油分布。

在地层中注入二氧化碳——从孔隙尺度过程确定宏观系数

为了提高油气田的油气开采量，通常把二氧化碳注入地层中，并储存于盐水层中。一旦把二氧化碳注入岩层，二氧化碳将通过弥散和对流作用在多孔岩石中弥散。盐离子与二氧化碳分子之间的化学反应及其随后与矿物颗粒发生的反应也是重要的过程。利用一纽与孔隙尺度和连续宏观尺度相对应的微分方程，来模拟任意多孔介质中二氧化碳分子的动态。基于孔隙尺度，对流-弥散方程通过考虑单位品胞中内界面的反应而求解。单位晶胞是多孔介质的最小组成部分，可以通过重复方式来复制多孔介质。单位晶胞中的内界面为矿物颗粒表面。通过采用相邻单位品胞的周期性边界条件，以及应用称之为宏观运移理论的泰勒一阿里斯弥散理论，把孔隙尺度内的弥散过程转换成连续宏观尺度。利用这种理论，把不连续多孔体系转换成一种连续体系。在该体系中，二氧化碳分子的弥散及其与多孔介质液体和同体基质间的交互作用，以3种独立于位置的宏观系数为特征：平均速度矢量U＊：弥散性向量D＊：测定体积二氧化碳的平均衰减系数K＊。

半晶态聚合物的分子动力学模拟

采用粗粒化聚乙烯醇模型,应用分子动力学方法模拟熔融态聚合物经过缓慢冷却、局部结晶形成半晶态聚合物的过程.静态结构因子的演变显示出在结晶初期小角散射强度的增大先于布拉格峰的出现,这与小角/大角X射线散射实验现象相一致.模拟得到的半晶态聚合物呈现为折叠链构成的晶区与非晶区交杂在一起的结构形态,与缨状微束结构模型相一致.研究发现在不同的冷却阶段具有不同的有序结构形成机制.从结晶温度到玻璃化温度的凝固过程中,存在分子链的伸展和伸直分子链之间平行排列两种形式的结构转变;而在玻璃化温度之后,材料的活性只允许调整伸直分子链之间的相对排列位置.