不同种类超临界流体异质结构及相变分析

• 作者: 王艳 徐进良 李文
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 超临界流体 分子模拟 异质结构 相变
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 1906-1919
• 页数: 13页
• 分类号: O469
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201463

摘要

为了从微观角度揭示不同种类超临界流体性质，对超临界流体氩和水进行分子动力学模拟。分析了温度和压力对不同种类超临界流体局部密度时序曲线波动，物理团簇及不同密度区占比的影响。模拟结果表明，两种超临界流体物理参数的变化具有较强的一致性。首先，密度时序曲线的均方根误差的最大值所对应的温度均偏离拟临界点，随着压力增大，近临界压力出现的“脊”也逐渐减弱或消失。定压工况，径向分布函数随温度的升高，峰值和谷值均减弱，呈现出从类液状态向类气状态过渡的规律，物理团簇的个数随着温度的升高逐渐增大，最大团簇原子数的占比随着温度升高逐渐减小。定温时，随着压力的增大，表现出相反的变化趋势，物理团簇和最大团簇的占比均与系统密度有较强的依赖关系。不同压力下，系统内平均密度区占比随温度的升高，呈现出先减小后增加的变化规律，且随压力的增大，整体均匀性增强。其次通过理论方法确定两种超临界流体两相区的起止温度，发现从类液状态向类气状态转变的相变焓随压力的增加逐渐增大，是压力的线性函数。最后根据系统熵和温度的关系，阐述熵对超临界流体有序性的影响，指出熵是驱动超临界流体相变的重要作用机制。