过冷态水非高斯动力学行为的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟了过冷水从380 K降到170 K,密度为1.0 g/cm3和1.2 g/cm3的非高斯行为.发现随密度增加,水的动力学出现明显的非高斯行为:非高斯参数的峰值增加,而峰值出现的时间变化不大.同时,径向分布函数第一峰高随温度的变化在高密度时也更大.还讨论了非高斯行为和短程有序的相关性.

基于分子动力学模拟的过冷态水气液界面特性研究

冷凝分离是重要的天然气脱水工艺,在对冷凝过程进行理论分析时,过冷态水的表面张力是其中非常重要的参数。采用分子动力学方法研究过冷态水的气液界面表面张力等特性。采用Lammps软件,模拟获得了不同温度平衡态下液相水的密度与表面张力,表面张力模拟值与实验数据符合良好,验证了模型的准确性。通过计算Y方向上的密度分布发现液相密度围绕着某个值进行振荡,并且在气液界面处幅度达到最大。以液相密度均值做比较,密度在280 K达到最大值,其他区域仍保持液相密度随温度的升高而减小的规律。研究了温度为220~370 K范围内的过冷态水的表面特性,结果表明过冷态水的气液界面的表面张力与常温区域的表面张力温度曲线斜率不同,并在过冷区域,即温度250 K附近出现第2个拐点(SIP)。

过冷态水表面性质的分子动力学研究

采用SPC／E和TIP4P两种势函数，分子动力学模拟了228-293K温度范围内水的表面性质．模拟结果表明，表面张力随温度的降低而增大．当温度低于273K时，表面张力的温度系数开始缓慢升高，但在228K附近没有观察到类似某些体热力学参量的奇异发散行为，这与实验结果相一致．与实验测量值比较，SPC／E势函数的模拟结果符合较好，而TIP4P势低估了表面张力．造成这种差异的主要原因可能是SPC／E势较好地描述了过冷态水的表面结构．在表面水分子的方向分布模拟中，SPC／E势下的水分子表现出更强的方向有序性，而且表面势也比TIP4P势下的相应值高．