有效中心对称模型势的统计热力学与计算机模拟研究

摘要

本文首先介绍了目前简单液体领域中的液体状态理论和MonteCarlo模拟技术。在此基础上,采用巨正则系综Monte Carlo模拟(GCEMC)和经典密度泛函理论来研究粒子间具有有效振荡势的模型流体的结构特性。所研究的结构特性包括体相流体的径向分布函数和在各种外场影响下的密度分布。本文应用了最近原子流体领域中已提出的两个理论方法,其中一个理论方法是Ornstein—Zernike积分方程理论；另一个是三阶+二阶摄动密度泛函理论。将模拟结果与理论结果进行比较和分析,从而来检验这两个理论方法对于有效振动势的有效性；研究发现,原子流体的这两个理论方法也适用于有效振动势。
　　 而后在正则系综(NVT)中运用Monte Carlo模拟技术来计算三维honeycomb势流体的状态方程。为了把模拟所得到的压力和过量内能数据拟合成解析的状态方程,本文应用了Nicolas等人提出的Modified Benedict—Webb—Rubin(MBWR)状态方程。MBWR状态方程里包含了32个线性系数。在NVT Monte Carlo模拟中,选取对比温度T°=5.0到T°=0.08,对比密度p*=0.1到p*=0.95的范围里,获得这些状态点的对比压力p*和对比过量内能u*ex,并选取其中可用的模拟数据用于拟合MBWR状态方程中的32个系数。经过比较,本文作者发现:在该状态方程的适用范围之内,没有用来拟合状态方程的p*与u*ex的模拟数据与状态方程计算得到的数据能达到很好的一致。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 液体状态理论

1.2.1 van der Waals理论

1.2.2 Ornstein-Zernike积分方程理论

1.2.3 密度泛函理论

1.2.4 热力学扰动理论

1.3 计算机模拟

1.4 力场

1.4.1 力场简介

1.4.2 几种简单的模型势

第二章 Monte Carlo模拟技术

2.1 统计力学基础

2.2 Monte Carlo方法

2.2.1 重点抽样

2.2.2 基本Monte Carlo算法

2.2.3 周期性边界条件

2.2.4 最小映像法则

2.2.5 截断

第三章 用液体状态理论研究有效势模型的结构特性

3.1 简介

3.2 方法和模型

3.2.1 模型

3.2.2 三阶+二阶摄动密度泛函理论

3.2.3 Ornstein-Zernike积分方程理论

3.2.4 巨正则系综模拟

3.3 本章结果和讨论

3.4 本章结论

第四章 Honeycomb模型流体的状态方程

4.1 Honeycomb势简介

4.2 NVT-Monte Carlo模拟

4.3 模拟结果

4.4 拟合方法

4.5 本章结论

第五章 结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间公开发表的论文