外加电场对甲烷在高岭石表面扩散影响的分子动力学研究
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作者
侯宇晨 王开 张彬
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单位
太原理工大学矿业工程学院太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司
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摘要
为阐明电场强度与方向对甲烷在高岭石中扩散的影响。构建了甲烷和高岭石的分子模型,采用分子动力学的方法探讨了不同电场强度及方向对甲烷分子在高岭石分子表面中扩散系数的影响。结果表明,1)X、Y和Z方向甲烷分子扩散系数随着电场强度的增加而先上升后下降,其中x、y、z方向的扩散系数分别在电场强度为107V/m、107V/m、108V/m达到最高值,扩散系数比未加电场时分别提高了6%、51%、168%,因此在实际应用过程中应考虑电场强度为107V/m到108V/m时有利于高岭石内煤层气的强化抽采。2)外加电场会导致体系的哈密顿函数值减少,使得体系的总能量减少不利于甲烷扩散。3)体系的范德华力随着电场强度呈先减小后增大的趋势,在电场强度为109V/m时,极化效应远大于热效应,使得分子间的范德华力增大。4)x、y、z方向在电场强度为1010V/m时所对应的体系温度要比未加电场时的温度分别降低52.28K、53.94K、49.92K。
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关键词
电场强度与方向甲烷高岭石扩散行为分子动力学
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引用格式
侯宇晨,王开,张彬.外加电场对甲烷在高岭石表面扩散影响的分子动力学研究[J/OL].太原理工大学学报,1-8[2024-09-04].http://kns.cnki.net/kcms/detail/14.1220.N.20220309.1440.002.html.