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L-J流体化学势的分子模拟计算
重庆太学学报 f自然抖学版) 23
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文章编号:1000 582x{2(XX})OI一0109一【I5
L-J流体化学势的分子模拟计算’
f D(7一 蓥苤生 [=)6 .
(重庆太学环境与化学化工学院,重虞 400044)
6 Z、
摘 要:用3种检测粒子法(W出rn,K州 ,f-g s卿 ling)时L—J流催临界温度以上的数十十状态点
的化学势进行了模拟计算。结果表明,这几种方法与由L—j流体状态方程得出的值吻合很好,但其中
K 刚 法的培果在有些状态点与其它方法相差较大。另外,即使在p ≥l 0这样高的密度下,采用适当
的技术处理后这几种方法都是可行的 f々±
中图分类: .雾箸塑;.燮42.g-o 642 42; 文献标识码:。 献翩码:A f昆言 象
自Wi:rn在1963年提出了在分子模拟中应用粒
1 理论公式
子插入法(也称检测粒子法)计算流体化学势以来” ,
该方法已得到广泛应用,但在高密度下粒子插人的操 计算化学势的检测粒子法主要分为插入粒子法和
作难以进行 近十年来,对这一方珐的改进研究比较 移出粒子法。实施技术是在模拟过程中先冻结一已经
活跃。1989年Deinfi出等用已占容积图法(~cluded IvD或MC(M~xate Carlo)宴现的构型,在模拟盒子中随
~v/.trmmap)计算了L J流体在对比温度r (= 机插人(或移出)一检测粒子,计算该粒子与模拟盒中
£)=1 2时6个密度下的化学势值 。1991年Nezbe一 所有其它粒子的相互作用势能U,然后对被冻结的构
山和● ,山根据逐渐插人原理,提出r一种新的插入 型解冻,继续进行下一步模拟。这两种方法的公式分
粒子法 。接着,Kolafa等又用此法计算r T =1 2 别为:
和1 45时7个不『I司密度下的化学势 。1992年dc exp( )=‘exp(一 )) (1)
l~ablo等发表r一种计算链分子化学势的方法 ,Ku一 exp( )={exp(皿 )) t2)
1T~tr提出厂又一种将真实粒子法(移出粒子法)和虚拟 式中: = , 为同温同密度下理想气体的化
粒子法(插入粒子法)结合起来的方法 。1994年, 学势;U为检趣I粒子与模拟盒子中所有其它粒子的相
Rowley等用渗透膜的原理建立r新的直接计算化学势 互作用能:口=l/矾 为玻尔兹曼常数;下标N表示
的方法 ,hu等报道l『计算混合物系中两组分化学势 统计平均是在含N个粒子的微正则系综下进行的。
差的新方法 l。 式(1)就是著名的Wld~m公式,它已被广泛地应
逐渐插入法、已占窖积图法和渗透膜法的改进方 用于各种分子模拟来计算剩余化学势。但经验表明,此
向值得肯定,但有的模拟过程复杂,运行时间很长,有 法在高密度下遇到r严峻挑战。式(2)虽然理论上正
的计算结果日前还不如Wi:rn法。所以笔者以w _卫1 确,但实践证明不能单独用它得出正确的化学势值。因
的基本算法为基础,详细分析应用最多的检测粒子法 此,Shing和Gubb~ns很快就将它与插人粒子法结台起
中较为直接的三种方法:Wid{in法、Ktrrea法和“s_Ⅲ 来.得出了被称为“f-g sampling”法的能用于计算高密
pli
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