Оптимизация теоретической модели уравнения состояния веществ с использованием высокопроизводительных вычислительных систем (Отчет по учебной практике (технологической (проектно-технологической)), Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»)
Введение 3
1. Виды потенциалов межмолекулярного взаимодействия 5
2. Методики определения параметров потенциалов 6
3.Определения параметров потенциала Леннард-Джонса 7
Список литературы 10
Реалистичное прогнозирование термодинамических свойств многокомпонентных многофазных систем в широком диапазоне изменения давления, температур, в том числе в области экстремально высоких является важной задачей в различных областях науки и техники, в том числе в задачах физики и химии детонационных и ударных волн, геофизики, астрофизики и т.д. Когда экспериментальное определение состава и термодинамических параметров сложных химических систем при высоких давлениях и температурах невозможно, реалистичное термодинамическое моделирование в данном диапазоне термодинамических состояний представляет значительный научный и практический интерес.
Достоверность рассчитываемых термодинамических свойств определяется надежностью моделей уравнения состояния (УРС), используемых для описания исследуемых систем, в основном состоящие из газообразных (или флюидных, если рассматривается область сверхкритических состояний) продуктов.
Теоретические модели, основанные на потенциалах взаимодействия молекул и позволяющие рассчитывать термодинамические свойства плотного газа в согласии с данными моделирования методами МК и МД, начали появляться благодаря совершенствованию аппарата статистической механики, а именно разработке вариационной теории MCRSR (Mansoori-Canfield-Rasaiah-Stell-Ross) , термодинамических теорий возмущений и интегральных уравнений для функций распределения молекул в приближении мягких сфер HMSA (Hypernetted-chain/soft core Mean Spherical Approximation) .
На основе статистической механики разработан ряд теорий , позволяющих вычислять термодинамические свойства вещества, исходя из заданного потенциала взаимодействия молекул.
Использование теории возмущений для разработки УРС плотных газов основано на предположении, что структура флюида (плотного газа при сверхкритических условиях) в первую очередь определяется силами отталкивания на малых расстояниях и лишь незначительными силами притяжения большого радиуса действия. Поэтому в теории возмущений для сферических молекул в качестве базисной используется система твердых сфер, а слабые силы притяжения учитываются в виде возмущений. Таким образом, основная идея любой теории возмущений состоит в разделении потенциала φ(r) исследуемой системы (т.е. системы, для которой необходимо вычислить избыточные термодинамические свойства) на две составляющие: доминирующую часть φref(r), представляющую собой потенциал взаимодействия молекул в некоторой базисной системе, и малое возмущение φpert(r).