石油中烴類化合物的粗?；肿恿W(xué)-分子動力學(xué)力場的建立.pdf

1、隨著計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,應(yīng)用量子力學(xué)進(jìn)行模擬計算廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究的方方面面。隨著研究的不斷深入,人們對于計算機(jī)的硬件要求越來越高。為了提高計算效率,發(fā)展了以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)的非量子法模擬方案,這主要包括分子力學(xué)方法,分子動力學(xué)方法,蒙特卡洛方法,布朗動力學(xué)方法和耗散粒子動力學(xué)方法等。近幾年來,粗?；嬎銠C(jī)模擬得到了很大發(fā)展,粗粒化模型簡化了分子結(jié)構(gòu),使得模擬計算的自由度數(shù)目減少,進(jìn)而提高了計算效率。但是,進(jìn)行粗?；肿恿W(xué)/分子動力學(xué)模擬

2、需要特定的力場,目前還沒有一個通用的粗粒化力場可供使用。本論文依據(jù)石油組分中烴類化合物的結(jié)構(gòu)定義粗?；Y(jié)構(gòu)單元,構(gòu)建石油中烴類組分的粗?；肿恿W(xué)/分子動力學(xué)力場。
　　 分子力學(xué),在各項勢能函數(shù)的約束下,調(diào)整體系內(nèi)分子的結(jié)構(gòu)形態(tài)和位移,得到體系能量最低構(gòu)象,即為體系的最穩(wěn)定狀態(tài)。勢能函數(shù)主要包括非鍵勢能、鍵伸縮勢能、鍵角彎曲勢能、二面角扭曲勢能、偏離平面振動勢能、庫倫靜電勢能等。本論文通過進(jìn)行相應(yīng)體系的全原子模擬數(shù)據(jù)擬合上述勢

3、能函數(shù)的表達(dá)式,得到相應(yīng)的粗?；鰠?shù),這是建立粗粒化力場的關(guān)鍵之一。
　　 分子動力學(xué),主要應(yīng)用牛頓運(yùn)動方程,計算得到每個粒子的位置坐標(biāo)和動量,再通過統(tǒng)計計算的方法得到整個體系的動態(tài)特征,進(jìn)而得到整個體系的宏觀性質(zhì)。本論文依據(jù)Verlet算法對牛頓運(yùn)動方程進(jìn)行積分的原理,應(yīng)用Materials Studio軟件中Forcite模塊進(jìn)行分子動力學(xué)模擬計算。
　　 構(gòu)建粗?；?本論文將石油中烴類組分劃分為烷烴、烯烴、

4、芳香烴和環(huán)烷烴四類,統(tǒng)計石油組分中常見的烴類分子結(jié)構(gòu),以最少的個數(shù)構(gòu)建可以覆蓋全部烴類組分的粗粒化結(jié)構(gòu)單元。針對不同的粗粒化模型,尋找與該粗?；Ｐ徒Y(jié)構(gòu)相似的模型化合物進(jìn)行全原子分子力學(xué)/分子動力學(xué)模擬,得到相應(yīng)的徑向分布函數(shù)后,應(yīng)用波爾茲曼反轉(zhuǎn)的方案得到相應(yīng)的力場參數(shù)。應(yīng)用構(gòu)建的粗?；鲞M(jìn)行粗?；肿恿W(xué)/分子動力學(xué)模擬,分析計算粗粒化體系的密度、混合自由能等相關(guān)熱力學(xué)參數(shù),粗?；M值與實驗值、全原子模擬值相近,進(jìn)而驗證孑本論文所