气泡Tolman长度的热力学分析

以气泡作为研究对象,采用热力学推导的方法,建立了气泡Tolman长度的表达形式,并与有关文献中液滴Tolman长度和等温压缩系数关系式进行比较,指出气泡Tolman长度与气相等温压缩系数以及气液两相密度比值有关。另外,讨论了纳米气泡表面张力的取值情况。

纳米液滴Tolman长度的分子动力学计算

给出球状液滴表面张力和等摩尔面和张力面的计算公式,用分子动力学模拟了温度T*=0.65不同粒子数的球状液滴,计算了Tolman长度δ;计算同一温度下平液面的表面张力,利用Tolman方程计算δ。结果都显示δ取正值,随液滴半径增加而减小。

基于Tolman长度的Lucas-Washburn渗吸模型改进及数值模拟

经典的Lucas-Washburn(L-W)渗吸模型用Young-Laplace方程计算毛管压力,但该方程在管径细小情形得出的毛管压力值与真实值存在较大偏差。本文运用Tolman长度改进Young-Laplace方程,提出一种改进的L-W渗吸模型,并将等截面圆管扩展至任意变化截面圆管,得到变截面圆管中润湿流体注入长度随时间变化的数学模型。该模型为二阶非线性常微分方程,无法求出解析解,为此提出一种数值解法。选取截面变化的毛细管道,通过数值模拟计算出润湿液体注入长度与时间的对应关系,对Tolman长度的改进效果进行检验和分析。结果表明:在研究范围内Tolman长度对L-W渗吸模型的改进效果表现出毛细管道半径越小,效果越明显的规律。圆管局部缩小能改变渗吸水运动状态,依次呈现出三种运动模式;圆管局部扩大会缓慢改变渗吸水运动状态,只呈现单一运动模式。

用改进的重正化群理论计算缔合流体的临界表面性质

针对通常的统计缔合流体(SAFT)状态方程结合全局重正化群理论不能正确预测缔合流体的临界非对称性的问题,提出用微扰链-统计缔合流体(PC-SAFT)方程结合改进的全局重正化群方法描述缔合流体的临界热力学性质。通过改写原始重正化群理论的哈密顿量,以及对自由能的偏导数建立重正化迭代过程,计算包括醇、醋酸、水在内的各种单组分缔合流体的表面张力,以及与表面张力曲率修正密切相关的Tolman长度。结果表明PC-SAFT方程+全局重正化群的方法可以准确预测缔合流体的临界表面性质,所得结果可用于改善经典成核理论对成核速率的预测。