论文部分内容阅读
粘度作为流体主要的物理化学基础数据和技术指标之一,其准确测定在许多工业部门和科学研究领域均具有重要意义,因此受到了越来越多科研工作者的广泛关注。相对于主体性质的研究,由于流体-壁面之间的相互作用,流体在受限条件下的流动特征明显偏离主体相,表现出与主体流体明显不同的结构和性质,从而使得受限条件下流体性质的探究变得更加困难。目前,针对受限流体粘度性质的研究尚处于起步阶段,相应理论研究还很匮乏。本文从分子间不同的相互作用力出发,以密度泛函理论为基础,结合其他统计力学理论及相关粘度模型,分别对不同平板表面以及狭缝孔内等多种几何受限条件下流体的结构与粘度性质进行了探究。主要内容如下:(1)基于改进的基本度量理论对非均匀硬球流体自由能泛函进行了精确描述,同时结合改进的Benedict-Webb-Rubin状态方程,构筑了加权的色散吸引项自由能泛函。运用以此为基础构建的密度泛函理论,结合主体粘度模型,研究了CH4的汽液相平衡和粘度性质。通过与实验数据比较发现,在临界区以下预测结果具有较高精度。(2)利用上述构建的密度泛函理论,结合受限条件下的Chapman-Enskog粘度模型,探究了CH4在固体表面和狭缝孔中的密度及相应粘度分布。由此出发,分析了温度、孔宽以及流体-壁面间相互作用等因素对流体微观结构和粘度性质的影响,确定了二者之间的联系。(3)进一步考虑实际链状流体中各链节之间的相互作用,并结合重整化群理论,构建了包含成链项的密度泛函理论模型,准确预测了正癸烷全局性相平衡。通过比较发现,该理论模型对临界区相平衡校正作用非常明显,结果与实验数据吻合良好。同时,结合摩擦理论粘度模型,对正癸烷主体粘度进行了较好地预测,验证了改进的密度泛函理论模型的可行性,为受限条件下实际流体粘度性质的研究提供了一定的理论基础。