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基于Tolman长度的Lucas-Washburn渗吸模型改进及数值模拟

王俊捷, 寇继生, 蔡建超, 潘益鑫, 钟振

计算物理 2021, 38 (5): 521-533. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8347

摘要（658）

HTML （6164）

PDF （5555KB）（1554）

经典的Lucas-Washburn(L-W)渗吸模型用Young-Laplace方程计算毛管压力, 但该方程在管径细小情形得出的毛管压力值与真实值存在较大偏差。本文运用Tolman长度改进Young-Laplace方程, 提出一种改进的L-W渗吸模型, 并将等截面圆管扩展至任意变化截面圆管, 得到变截面圆管中润湿流体注入长度随时间变化的数学模型。该模型为二阶非线性常微分方程, 无法求出解析解, 为此提出一种数值解法。选取截面变化的毛细管道, 通过数值模拟计算出润湿液体注入长度与时间的对应关系, 对Tolman长度的改进效果进行检验和分析。结果表明: 在研究范围内Tolman长度对L-W渗吸模型的改进效果表现出毛细管道半径越小, 效果越明显的规律。圆管局部缩小能改变渗吸水运动状态, 依次呈现出三种运动模式; 圆管局部扩大会缓慢改变渗吸水运动状态, 只呈现单一运动模式。

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分子动力学模拟方解石和白云石润湿性

柴汝宽, 刘月田, 王俊强, 辛晶, 皮建, 李长勇

计算物理 2019, 36 (4): 474-482. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7868

摘要（606）

HTML （10）

PDF （23678KB）（1614）

利用分子动力学模拟研究油水分子在方解石和白云石表面的吸附，分析体系的平衡构型、相对浓度、径向分布函数和吸附能，研究方解石和白云石的亲水性并对比二者差异.根据油水分子吸附规律分析方解石/白云石-油水体系作用机理.研究表明：白云石-油水体系更易达到热力学稳定状态并且体系更加稳定；方解石和白云石表面均能够优先吸附水分子并在表面形成双层结构的水膜.其中，白云石表面对水分子吸附强度大于方解石；稳定吸附过程分为两步：范德华力、静电力和O（CaCO₃，CaMg（CO₃）₂）-H（H₂O）氢键共同影响下水分子向晶体表面移动并吸附形成紧密吸附层；O（H₂O）-H（H₂O）氢键作用下游离的H₂O向晶体表面靠近形成扩散层.从分子尺度解释方解石/白云石亲水特性，为碳酸盐岩储层润湿性研究奠定理论基础.

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考虑Soret和Dufour效应的方腔内双扩散自然对流格子Boltzmann模拟

王俊, 娄钦, 徐洪涛, 陈建, 杨茉

计算物理 2018, 35 (4): 405-412. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7658

摘要（595）

HTML （1）

PDF （1825KB）（1563）

采用格子Boltzmann方法，考虑Soret和Dufour效应，对内置高浓度发热圆的方腔内部双扩散自然对流现象进行数值模拟.高浓度发热圆位于方腔中心，四周壁面均为低温低浓度.在该模型中，用三个独立的LBGK方程分别模拟速度场、温度场和浓度场，并通过Boussinesq近似将它们耦合起来.分析Soret数和Dufour数对方腔内部双扩散自然对流的影响，得到流线图、等温线图、等浓度线图、发热圆表面平均Nusselt数和平均Sherwood数.结果表明：Soret和Dufour效应对方腔内双扩散自然对流影响明显，不能忽略.

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分数阶对流扩散方程的特征有限元方法

朱晓钢, 聂玉峰, 王俊刚, 袁占斌

计算物理 2017, 34 (4): 417-424.

摘要（613）

HTML （0）

PDF （1850KB）（1507）

讨论非线性分数阶对流扩散方程的特征有限元方法.利用特征线法和分数阶有限元框架，构建一种基于特征方向的全离散有限元格式.模拟物理问题，并在数值上与常规有限元格式进行比较，计算结果表明：该方法能准确地捕捉到控制方程的精确解，即使是在对流效应占优时，也具有稳定性好和逼近精度高等特征.

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Pt_n(n=1-9)团簇结构及磁性的第一性原理计算

温俊青, 周红, 张陈俊, 王俊锋

计算物理 2013, 30 (4): 596-604.

摘要（331）

PDF （941KB）（1277）

采用密度泛函理论中的广义梯度近似泛函BPW91和三参数杂化密度泛函B3LYP研究Ptn团簇的结构,稳定性和磁性.两种方法得到了相同的稳定结构,基态结构也相同,只是次稳定结构的稳定顺序稍有不同.两种方法得到的平均配位数和平均键长有相似的变化规律,总体上随团簇尺寸的增大而增大,n=2-3时增幅较大,n=4-9时增幅较小,且有一定的振荡.两种方法得到团簇能量的二阶差分、分裂能、HOMO-LUMO能隙随团簇尺寸的演化都没有表现出明显的奇偶振荡行为,但在n=2、5、8时均有较大的值,说明相对应的团簇具有较高的稳定性.两种方法得到团簇的平均每原子磁矩随团簇尺寸的增大有逐渐减小的趋势,个别团簇有振荡.结果表明两种泛函都可以描述团簇结构、稳定性和磁性.

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