甲烷水合物热导率分子动力学模拟及分析 - 中国石油大学学报.pdf

2016年摇 第40卷摇 摇 摇 摇 摇 摇 中国石油大学学报(自然科学版)摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 Vol.40摇 No.4 摇 第4期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 Journal of China University of Petroleum摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 Aug.2016 摇 摇 文章编号:1673鄄5005(2016)04鄄0141鄄05摇 摇 摇 doi:10.3969/ j.issn.1673鄄5005.2016.04.019 甲烷水合物热导率分子动力学模拟及分析 1 2 3 2 1 1 杨德伟 ,刘雨文 ,修摇 毓 ,徐宏国 ,苑昆鹏 ,徐摇 哲 (1. 中国石油大学储运与建筑工程学院,山东青岛266580;2. 中国石化胜利油田分公司滨南采油厂,山东滨州256600; 3.山东省青岛市黄岛区城市建设局工程建设管理中心,山东青岛266555) 摘要:采用平衡态分子动力学方法模拟分子甲烷水合物导热性能,结合声子态密度分析甲烷分子和水分子间的能量 耦合过程;探究范德华相互作用对热导率温度相关性的影响。 结果表明:热导率随着甲烷分子和水分子间范德华相 互作用的增强而增大。 相互作用的增强令甲烷分子的振动峰值向高频区域移动,使得甲烷分子与水分子间的振动 耦合作用增强,VDOS匹配程度增加,进而增大了甲烷水合物的热导率。 高温下的温度相关性归因于弛豫时间声子 的出现导致的非弹性散射,低温下主要受到光学声子模式和低频声子的约束影响。 模拟的热导率的温度依赖性与 实验结果吻合较好。 关键词:甲烷水合物;分子动力学;声子;热导率 中图分类号:TK 124摇 摇 摇 文献标志码:A 引用格式:杨德伟,刘雨文,修毓,等.甲烷水合物热导率分子动力学模拟及分析[J]. 中国石油大学学报(自然科学 版),2016,40(4):141鄄145. YANG Dewei,LIU Yuwen,XIU Yu,et al. Molecular dynamics simulation and analysis of thermal conductivity of methane hydrate[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science),2016,40(4):141鄄145. Molecular dynamics simulation and analysis of thermal conductivity of methane hydrate 1 2 3 2 1 1 YANG Dewei ,LIU Yuwen ,XIU Yu ,XU Hongguo ,YUAN Kunpeng ,XU Zhe (1.College of Pipeline and Civil Engineering in China University of Petroleum,Qingdao266580,China; 2.Binnan Oil ProductionPlant of Shengli Oilfield Branch,SINOPEC,Binzhou256600,China; 3.Project ConstructionManagement Center of City ConstructionBureau of Huangdao District in Qingdao, Shandong Province,Qingdao266555,China) Abstract:The heat conduc