【摘要】 分子扩散系数是化工传质过程中最重要的物性参数之一，目前扩散系数数据的取得主要来自实验测定或经验公式估算。

用分子模拟研究分子扩散性质

分子扩散系数是化工传质过程中最重要的物性参数之一，目前扩散系数数据的取得主要来自实验测定或经验公式估算。统计力学理论计算还很不完善，仅能用于稀薄气体，而 MD 分子模拟已成为取得传递性质数据的重要手段及建立理论模型的主要依据。模型流体（硬球、方阱以及 LJ 流体）的自扩散系数方程首先是从搜集大量分子动力学数据拟合得到的［1］。后来又在 Enskog 硬球流体方程基础上，用MD 模拟数据分别拟合硬球及硬球链流体的校正函数［2］，从而得到可用于实际的球形和链状 LJ 分子（C 原子可达154个）的自扩散系数的理论方程。将Enskog 的稠密硬球方程与电解质原始 MSA 相结合，即可得到电解质离子在水中的自扩散系数方程。

MD 分子模拟方法除了用于建立理论模型外，还可用于直接测定中性分子、离子和带电胶体粒子的自扩散系数和互扩散系数。研究表明，在超临界条件下，进行扩散系数的 MD 测定是可靠而易于实现的，它可代替昂贵的实验设备［3，4］。对于电解质水溶液，可以在外加电场条件下，用非平衡 MD 模拟方法测定离子淌度和电导数据。还可研究在多孔纳米材料内分子、离子以及胶粒的扩散系数。非平衡 MD模拟方法还可用于非牛顿流体流变学的研究［5]。

 

参考文献

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[5] Cummings P T Evans D J．Nonequilibrium Molecular Dynamics Approaches to Transport Properties and Non-Newtonian Fluid Rheology ［J］．Ind Eng Chem Res 1992 31（5）：1237～1258.

[6]李以圭,刘金晨.分子模拟与化学工程[J].现代化工,2001(07):10-13+15.DOI:10.16606/ j.cnki.issn0253-4320.2001.07.003.

 

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