甲烷水合物导热机理的分子动力学模拟

【摘要】：甲烷水合物导热系数是甲烷水合物勘探、开采、储运以及其他应用过程中一个十分重要的物理参数.我们采用平衡分子动力学(EMD)方法Green-Kubo理论计算温度203.15～263.15K、压力范围3～100MPa、晶穴占有率为0～1的sI甲烷水合物的导热系数,采用的水分子模型包括TIP4P、TIP4P-Ew、TIP4P-FQ、TIP4P/2005、TIP4P/Ice.研究了主客体分子、外界温压条件等对甲烷水合物导热性能的影响.研究结果显示甲烷水合物的低导热性能由主体分子构建的sI笼型结构决定,而客体分子进入笼型结构后,使得笼型结构导热性能增强,同时进入笼型结构的客体分子越多,甲烷水合物导热性能越强.研究结果还显示在高温区域(TTDebye/3)内不同温度作用下,所有sI水合物具有相似的导热规律.压力对导热系数有一定影响,尤其是在较高压力条件下,压力越高,导热系数越大.而在不同温度和不同压力作用过程中,密度的改变对导热系数的增大或减小几乎没有影响. 【作者单位】： 中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室;
【关键词】： 甲烷水合物 导热系数 分子动力学模拟
【基金】：国家自然科学基金(51106163) 国家重点基础研究发展项目(2009CB219504) 国家自然科学基金-广东省联合基金(U0933004)资助
【分类号】：O621.2
【正文快照】： 1引言甲烷水合物是由甲烷和水在一定温度、压力条件下生成的一种非化学计量型笼型晶体,天然气组分如C2H6、C3H8、CO2、H2S,以及其他气体如Ne、Ar、Kr、Xe、N2、O2等都可以形成水合物.甲烷水合物的导热系数是甲烷水合物的基础热物性之一,是甲烷水合物勘探、开采、储运以及其他

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