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摘要:本文结合密度泛函理论与平衡分子动力学模拟,构建了从量子力学到连续介质力学的跨尺度耦合模型,基于所建立的高精度势函数与Green-Kubo线性响应理论,研究了极性分子CO气体在100-800 K温度范围内的剪切粘度与体积粘度。分子动力学模拟基于C语言编程实现,采用自适应时间步长算法以提高计算效率。研究结果表明,CO的体积粘度结果对势函数敏感性明显高于剪切粘度,不同传统方法相应高估了体积粘度;所得体积粘度随温度的变化相对于剪切粘度具有显著的非线性规律;模型采用低体系压力与大体系规模可有效减小统计涨落幅度,提高体积粘度计算的收敛性与可靠性。本研究阐释了CO气体粘度的微观动力学机制,同时可为高温非平衡流动(如高超声速边界层、等离子体输运等)粘度机理研究提供理论参考。
文章目录
0 引 言
1 数值模型
1.1 基于DFT计算高精度势函数
1.2 势函数拟合
1.3 动力学理论模型
1.4 EMD方法
2 基于Green-Kubo理论计算粘度
2.1 剪切粘度与体积粘度
2.2 体系压力与分子数的影响
3 结 论