磁场对电解加工中电解液微观扩散特性影响研究

发布时间：2021-01-19 10:01

　　混合缠度膛线度对提高火炮射击精度具有重要意义,然而其复杂的结构和高硬度以及高精度对其高效加工提出挑战。磁场辅助电解加工是解决其加工难题的一种有效方法,但磁场对加工精度,加工效率的作用途径和作用机理尚不明确,在一定程度上限制了该技术的推广应用。因此本文采用分子动力学模拟方法研究磁场对电解加工中电解液的微观扩散特性影响,来揭示磁场对电解加工中电解液的微观行为的影响机理,为磁场辅助电解加工技术提供理论依据。首先以纯水作为电解液,选择刚性SPCE水分子模型,构建了磁场作用下的分子动力学模型,并进行模拟。模拟结果表明,纯水中水分子扩散系数随着磁场强度的增大而减小。这是由于外加磁场与电场两者相结合使许多水分子通过氢键结合在一起形成不同形式的水分子链或环,进而形成许多水分子构成的氢键网格,使水分子的结构更加紧凑。因此在纯水中水分子的扩散系数随磁场强度的增大而减小。进一步对质量分数为3.5%NaCl溶液在磁场作用下的微观扩散特性进行了模拟,其模拟结果指出,在该溶液中的水分子以及离子的扩散系数都随着磁场强度的增大而增大。与纯水溶液的模拟结果刚好相反,这是由于在NaCl溶液中有钠离子和氯离子的存在,在磁场... 

【文章来源】：西安工业大学陕西省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1分子动力学模拟演变过程

其次通过牛顿第二运动定律可知原子每一时刻的速度以及位置，如图2.2。在含有一定数量的原子或分子的模拟系统中，其势能函数在没有外场的条件下主要包括两大部分，即：分子之间的相互作用1U 和分子内的相互作用2U 。（2.1）对动力学模型进行一阶偏导获得模拟体系中原子或者分子所受的力，即（2.2）通过上式的计算结果与牛顿第二定律相结合进一步可获得可知原子的加速度，即：（2.3）式中，m——原子或者分子的质量；其次利用上式获得的加速度 a 对时间进行积分获得原子或者分子的速度以及相应的位置，即：（2.4）（2.5）（2.6）式中， ir ——模拟体系中i原子的位置， iv ——模拟体系中i原子的速度

2 分子动力学模拟技术与宏观实验方法不可能的。因此在分子动力学模拟计算过程中，我们可以通过极少粒子一步获得宏观性质，这些极少粒子与其它粒子具有相同的运动状态，也计算过程中选取的这些粒子与其它粒子具有相同的物理性质，即具有一这些粒子的同时会存在一些问题，如在原胞边缘的粒子与原胞内部粒子差异，为了避免这些问题的产生就必须采用周期性边界条件。

【参考文献】：
期刊论文
[1]磁场对电化学反应中电解液微观扩散特性影响的分子动力学研究[J]. 强智明,马保吉,王瑞峰,李龙.  分子科学学报. 2019(01)
[2]磁场对电解加工过程影响的实验研究[J]. 朱育权,杜令奇,马保吉,李龙.  电加工与模具. 2016(03)
[3]氯化钠对葡萄糖水溶液近红外光谱的影响[J]. 于旭耀,白志亮,刘蓉,袁晶,余辉,王海均,徐可欣.  光谱学与光谱分析. 2016(06)
[4]磁场复合电解加工流场分布特性的数值模拟[J]. 宁生科,陈嘉瑶,马保吉.  机械设计与制造工程. 2016(04)
[5]磁场对电解加工间隙流场影响的仿真分析[J]. 宁生科,王瑞锋,马保吉.  机械设计与制造. 2015(08)
[6]氯盐溶液近红外光谱分析研究[J]. 张彬,陈剑虹,焦明星.  光谱学与光谱分析. 2015(07)
[7]电解加工技术的应用和发展[J]. 范植坚,杨森,唐霖.  西安工业大学学报. 2012(10)
[8]不同抑垢效果下电磁场对CaCO3溶液电导率和pH值的影响[J]. 张学孟,王建国.  化工自动化及仪表. 2012(05)
[9]分子动力学模拟的基本步骤及误差分析[J]. 马云霞,赵慧霞,杨晓峰.  硅谷. 2012(03)
[10]海水浓度的变化对其微观结构和动力学性质的影响[J]. 王晓琳,韩海波,郭斌.  哈尔滨工业大学学报. 2011(11)

博士论文
[1]磁场对反渗透海水淡化中传质行为影响机制研究[D]. 韩海波.哈尔滨工业大学 2013

硕士论文
[1]超临界CO2体系扩散系数的实验研究和分子动力学模拟[D]. 石剑.天津大学 2006



本文编号：2986790