[發明專利]一種基于分子動力學模擬熔分赤泥成纖粘度的方法

在審

• 申請號: 202111054285.3
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113705129A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 徐博;任倩倩;李智慧;龍躍;杜培培;田鐵磊;邢磊;趙鵬越;曹雅然
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 霍苗

1.一種基于分子動力學模擬熔分赤泥成纖粘度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、測量原料的主要化學成分含量，根據測量得到的原料的主要化學成分含量，對原料進行調質，確定熔分赤泥成纖體系的原子配比；所述原料包括熔分赤泥、輕燒生石灰、石英砂和白云石；

步驟二、采用Materials Studio軟件，基于步驟一確定的熔分赤泥成纖體系中各原子的含量，建立熔分赤泥成纖的立方體盒子；

步驟三、對步驟二所得立方體盒子進行高溫幾何優化，得到優化后的立方體盒子；

步驟四、對所述優化后的立方體盒子進行降溫分子動力學模擬計算，所述降溫分子動力學模擬計算的降溫過程為：T_初經第一降溫降至T_中進行T_中馳豫；所述T_中經第二降溫降至T_終進行T_終馳豫；輸出T_終馳豫階段中所有原子總的均方位移分布；

利用公式1和公式2，得到擴散系數D；

公式1中：MSD為步驟四中T_終馳豫階段中所有原子總的均方位移分布；r_i(0)是i原子在0時刻的位置矢量；r_i(t)是i原子在t時刻的位置矢量；

利用公式3得到熔分赤泥成纖的粘度系數η：

公式3中：η為粘度系數，單位為J·m^-1·s；K_B為波爾斯曼常數；T為T_終，單位為K；λ＝2R，R為擴散離子的平均擴散距離，單位為

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟二中，所述Materials Studio軟件的參數包括：計算模塊為Amorphous Cell模塊；密度設置為2.9～2.6g/cm³；力學類型設置為Universal；溫度設置為300K。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟三中，所述高溫幾何優化的參數包括：計算軟件為Materials Studio軟件；計算模塊為GULP模塊；力場設置為Garofalini二體勢；系綜為NumberVolume Temperature系宗；溫度設置為5000～6000K；弛豫≥30ps。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟四中，所述T_初為步驟三中高溫幾何優化的溫度；所述T_終為1600～1800K；所述T_中比T_終高200～300K；所述第一降溫的降溫步長為0.1～0.2K/fs，所述T_中弛豫≥30ps；所述第二降溫的降溫步長為0.01～0.02K/fs，所述T_終弛豫≥30ps。

5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于，步驟四中，所述降溫分子動力學模擬計算的參數包括：計算軟件為Materials Studio軟件；計算模塊為GULP模塊；系綜為NumberVolume Temperature系宗。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟四中，所述輸出T_終馳豫階段中所有原子總的均方位移分布的過程為：通過Materials Studio軟件ForiceAnalysis模塊中的MSD函數輸出T_終馳豫階段中所有原子總的均方位移分布。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟一中，所述測量原料的主要化學成分含量的儀器為元素分析儀。

8.根據權利要求1或7所述的方法，其特征在于，步驟一中，所述原料的主要化學成分包括Fe、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O和TiO₂。