| 摘要 | 第3-5页 |
| ABSTRACT | 第5-7页 |
| 主要符号表 | 第11-13页 |
| 1 绪论 | 第13-29页 |
| 1.1. 天然气在能源结构中的重要地位 | 第13-15页 |
| 1.2. 天然气在开采利用中遇到的问题 | 第15-17页 |
| 1.3. 天然气开采利用中热物理基础问题研究现状 | 第17-26页 |
| 1.3.1. 天然气流体的相行为研究 | 第17-20页 |
| 1.3.2. 天然气流体输运性质及表面特性研究 | 第20-22页 |
| 1.3.3. 天然气水合物热物理性质及其界面性质的研究 | 第22-26页 |
| 1.4. 本文的研究方法、目的和内容 | 第26-29页 |
| 1.4.1. 研究方法 | 第26页 |
| 1.4.2. 研究目的 | 第26-27页 |
| 1.4.3. 研究内容 | 第27页 |
| 1.4.4. 创新点 | 第27-29页 |
| 2 分子动力学模拟方法 | 第29-47页 |
| 2.1. 基本原理 | 第29-30页 |
| 2.2. 分子力场 | 第30-34页 |
| 2.2.1. 两体势 | 第31-33页 |
| 2.2.2. 多体势 | 第33-34页 |
| 2.3. 系综理论及其实现 | 第34-38页 |
| 2.3.1. 系综的分类22 | 第36页 |
| 2.3.2. 系综恒温技术的控制方法 | 第36-37页 |
| 2.3.3. 系综恒压技术的控制方法 | 第37-38页 |
| 2.4. 边界条件 | 第38-40页 |
| 2.4.1. 周期边界 | 第38-39页 |
| 2.4.2. 非周期边界 | 第39-40页 |
| 2.5. 运动方程求解 | 第40-41页 |
| 2.5.1. Verlet 算法 | 第40页 |
| 2.5.2. Leap-frog 算法和 Velocity-Verlet 算法 | 第40-41页 |
| 2.5.3. Beeman 算法 | 第41页 |
| 2.6. 宏观特性统计 | 第41-44页 |
| 2.6.1. 温度统计 | 第41-42页 |
| 2.6.2. 压力统计 | 第42页 |
| 2.6.3. 径向分布函数 | 第42-43页 |
| 2.6.4. 与时间相关物理量 | 第43-44页 |
| 2.7. 物理量的无量纲化 | 第44-45页 |
| 2.8. 分子动力学模拟软件 | 第45-47页 |
| 3 天然气流体若干溶解和核化现象研究 | 第47-69页 |
| 3.1. CO_2在低温甲烷中溶解问题 | 第47-52页 |
| 3.1.1. 计算模型 | 第47-48页 |
| 3.1.2. 模拟细节 | 第48-50页 |
| 3.1.3. CO_2粒子分布 | 第50-51页 |
| 3.1.4. 溶解度 | 第51-52页 |
| 3.2. 硫在硫化氢中溶解问题 | 第52-55页 |
| 3.2.1. 计算模型 | 第52-53页 |
| 3.2.2. 模拟细节 | 第53-54页 |
| 3.2.3. 溶解度 | 第54-55页 |
| 3.3. 硫在硫/硫化氢混合体系中的核化研究 | 第55-67页 |
| 3.3.1. 模拟细节 | 第55-57页 |
| 3.3.2. ReaxFF 验证 | 第57-61页 |
| 3.3.3. 硫团簇判断47 | 第61页 |
| 3.3.4. 不同体系硫的核化过程 | 第61-66页 |
| 3.3.5. 硫的核化团聚过程 | 第66-67页 |
| 3.4. 小结 | 第67-69页 |
| 4 流体在纳米通道中的表面特性研究 | 第69-91页 |
| 4.1. CH_4/H_2S 在 TiO_2纳米通道中的吸附分离 | 第69-75页 |
| 4.1.1. 计算模型 | 第70页 |
| 4.1.2. 模拟细节 | 第70-72页 |
| 4.1.3. Z 方向流体粒子分布 | 第72-73页 |
| 4.1.4. 选择性参数 | 第73-75页 |
| 4.2. CO_2/N_2在纳米通道中的吸附分离 | 第75-81页 |
| 4.2.1. 模拟细节 | 第76-77页 |
| 4.2.2. Z 方向粒子分布 | 第77-78页 |
| 4.2.3. 温度、浓度、孔径对吸附影响 | 第78-79页 |
| 4.2.4. 不同壁面结构对吸附影响 | 第79-81页 |
| 4.3. 壁面晶面结构对流体导热性能的影响 | 第81-88页 |
| 4.3.1. 计算模型 | 第81-82页 |
| 4.3.2. 模拟细节 | 第82页 |
| 4.3.3. Z 方向流体粒子分布 | 第82-85页 |
| 4.3.4. 导热性能 | 第85-88页 |
| 4.4. 小结 | 第88-91页 |
| 5 甲烷水合物导热性能及水分子微观结构特性 | 第91-113页 |
| 5.1. 高压下 I 型甲烷水合物的导热性能 | 第91-101页 |
| 5.1.1. 计算模型 | 第91-92页 |
| 5.1.2. 模拟细节 | 第92-93页 |
| 5.1.3. 径向分布函数 | 第93-95页 |
| 5.1.4. 热导率 | 第95-98页 |
| 5.1.5. 功率图谱 | 第98-101页 |
| 5.2. 水合物溶解水的微观结构特性 | 第101-108页 |
| 5.2.1. 计算模型 | 第101页 |
| 5.2.2. 模拟细节 | 第101-102页 |
| 5.2.3. 水合物的溶解过程 | 第102-103页 |
| 5.2.4. 氢键变化 | 第103-104页 |
| 5.2.5. 径向分布函数 | 第104-105页 |
| 5.2.6. 水分子排布有序参数 | 第105-108页 |
| 5.3. 水合物/冰/水混合物中水分子微观结构特性 | 第108-110页 |
| 5.3.1. 模拟细节 | 第108-109页 |
| 5.3.2. 径向分布函数 | 第109-110页 |
| 5.3.3. 水分子排布有序参数 | 第110页 |
| 5.4. 小结 | 第110-113页 |
| 6 结论与展望 | 第113-117页 |
| 6.1. 主要结论 | 第113-115页 |
| 6.2. 后继研究工作的展望 | 第115-117页 |
| 致谢 | 第117-119页 |
| 参考文献 | 第119-133页 |
| 附录 | 第133-140页 |
| A. 硫在硫/硫化氢中核化计算 ReaxFF 势参数 | 第133-139页 |
| B. 攻读博士学位期间发表的论文 | 第139页 |
| C. 攻读博士学位期间参加的科研项目 | 第139-140页 |
