低温固定点氩的分子力场参数模拟优化方法

摘要

为解决分子力场势能函数中分子间相互作用的Lennard-Jones参数难以准确求取的问题，以1990年国际温标所定义的低温固定点工质氩为例，提出一种基于势能参数-临界特性量效规律的分子力场Lennard-Jones参数优化方法。基于吉布斯系综蒙特卡罗方法，利用Trappe-ua和COMPASS两种力场对氩的气液相平衡开展了分子模拟研究，得到初步模拟结果。通过参数扰动法进行两势能参数对饱和气液相密度、饱和蒸气压和蒸发焓影响的定性分析，进一步通过定量分析构建了COMPASS力场势能参数与临界特性间的函数关系，将实验临界值代入确定了优化的COMPASS力场的Lennard-Jones参数。利用优化的参数重新编写力场进行模拟验证。结果表明，对于COMPASS力场而言，氩的饱和气液相密度、蒸气压及蒸发焓模拟精度显著提升，与Refprop 9.1软件计算值的平均绝对相对偏差由27%降到了18%,可为低温区其他固定点工质气液相平衡的分子力场Lennard-Jones参数优化提供参考。

关键词

氩 / 低温固定点 / 气液相平衡 / 吉布斯系综蒙特卡罗方法

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2022YFE0116100); 国家自然科学基金资助项目(52125602); 中国科学院青年创新促进会资助项目(2022028)