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分子动力学模拟及在地球物理中的应用

专 业: 固体地球物理
关键词: 分子动力学模拟 地球物理 固液相线 摩擦学 相变
分类号: P31
形 态: 共 53 页 约 34,715 个字 约 1.661 M内容
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内容摘要


近年来,随着计算机的迅速发展,科学计算在地球物理中起着越来越重要的作用。

在地球物理中,计算机主要用于地震学中合成地震图的计算和地球动力学中对流模型的计算,而在矿物物理中的应用还比较少。

随着分子动力学模拟的出现和逐渐成熟,这一技术正在被逐步的应用到地球物理中。

分子动力学模拟有助于我们在原子、分子尺度上理解地球材料的在地球内部条件下的状态和性质。

本文将系统的阐述分子动力学模拟的原理、实现方法以及一些技巧,并综述一下近年来分子动力学模拟在地球物理中对于材料固液相线的研究。

由于摩擦学和地震学的紧密联系,我们在文中系统的概述了计算机模拟在摩擦学的研究现状。

最后,借助于应用分子动力学研究氯化钠在高压下的熔化线和相变的例子。

模拟中,我们研究了氯化钠的熔化线以及其在常压和高压下的固-液、固-固、液-液相变。

在高压下,我们观察到了固体中B1相到B2相氯化钠结构到氯化铯结构的一阶相变,同时我们在液相的结构变化中也发现这种类似与B1相到B2相的结构转变。

常压以及高压下的熔点温度T<,m>通过固-液共存模拟技术和过热过冷回滞曲线法得到。

在熔化的时候观察到了林德曼振动的不稳定和波恩力学的不稳定。

林德曼频率通过计算振动模式密度得到。

林德曼参数会随着压力的增加而增加,直到一个稳定的值,这一特征类似于lennard-Jones体系。

然而,熔化的林德曼关系对B1相和B2相都是正确的。

对于升温或降温率为1K/s和1K/ps的情况,B1相和B2相的氯化钠固体的过热程度可以分别达到0.18T<,m>和0.24T<,m>,过冷可以分别达到0.22 T<,m>和0.32T<,m>。

氯化钠最大的过冷过热情况,以及对压力并无依赖的情况同实验的情况,以及lennard-Jones体系和A1的情况是一致的。

通过氯化钠的例子,我们阐述了如何运用分子动力学模拟进行科学研究,并讨论了一些有关相变的科学问题..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
一, 历史背景
二,计算机模拟
三,分子动力学
四 总结
第二章 经典分子动力学模拟
2.1模拟晶胞
2.2周期性边界条件
2.3初始条件
2.4运动方程
2.5积分方法
2.6性质计算
第三章 分子动力学在地球物理中的应用
3.1高压下金属固-液相线的研究
3.2计算机模拟在摩擦学中的应用
第四章 氯化钠在高压下的固液相变
4.1 摘要
4.2简介
4.3研究方法
4.4结果和讨论
4.5总结
参考文献

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中图分类: > P31 > 天文学、地球科学 > 地球物理学 > 大地(岩石界)物理学(固体地球物理学)

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