Publication: МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЕРЕНОСА ИЗОТОПОВ ГЕЛИЯ И ВОДОРОДА МЕТОДАМИ ТЕРМОДИНАМИКИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ
Дата
2024
Авторы
Богданова, Ю. А.
Маклашова, И. В.
Трофимова, А. Д.
Егоров, А. А.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Издатель
НИЯУ МИФИ
Аннотация
В данной работе проанализированы аналитические выражения, имеющиеся в литературе, для расчета коэффициента вязкости и теплопроводности, полученные из кинетической теории Чепмена-Энскога. Предложена модификация выражений с учетом расчетного значения фактора сжимаемости Z=PV/RT, полученного в результате термодинамических расчетов с использованием теоретической модели уравнения состояния на основе теории возмущений. Для валидации модифицированных выражений рассмотрена модель Грина-Кубо для моделирования свойств переноса методом молекулярной динамики. Эта модель позволяет в рамках одного расчета одновременно вычислять как значение вязкости, так и теплопроводности, предварительно выполнив статирование системы в NpT-ансамбле. Проведено молекулярно-динамическое и термодинамическое моделирование свойств переноса индивидуальных изотопов гелия и водорода в области давлений 1–2000 атм и в интервале температур 200–3000 К. Определены значения коэффициентов вязкости и теплопроводности в рассматриваемом диапазоне давлений и температур. Показано, что применение модифицированных аналитических выражений для коэффициентов переноса позволяют рассчитать значения вязкости и теплопроводности изотопов гелия и водорода с учетом реального давления в системе в согласии с экспериментальными данными и результатами моделирования методом молекулярной динамики широком диапазоне изменения давлений и температур, включая сверхкритическую область.
Описание
Ключевые слова
водород , гелий , изотопы , флюиды , уравнение состояния , межмолекулярный потенциал взаимодействия , теория возмущений , коэффициент вязкости , коэффициент теплопроводности , свойства переноса
Цитирование
Богданова Ю.А., Маклашова И.В., Трофимова А.Д., Егоров А.А. МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЕРЕНОСА ИЗОТОПОВ ГЕЛИЯ И ВОДОРОДА МЕТОДАМИ ТЕРМОДИНАМИКИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ. Вестник НИЯУ МИФИ. 2024;13(1):40-51. https://doi.org/10.26583/vestnik.2024.285. EDN: PCYHHU