基于单粒子模型的马尔可夫链蒙特卡洛方法模拟流体混合物的相共存
计算物理
2015-06-11 v1
摘要
我们提出了针对 CO2 和 N2 的单粒子 Lennard-Jones (L-J) 模型。遵循本文描述的方法论，可获得其他小多原子分子的简化 L-J 模型。使用所提出的 CO2 和 N2 单粒子模型计算的单组分系统相共存图，在宽温度范围内与实验数据吻合良好。这些相图是基于 Gibbs-NVT 系综的马尔可夫链蒙特卡洛 (MC) 方法计算得出的。这种良好的一致性验证了所提出的简化模型。也就是说，通过适当选择参数，单粒子模型在预测气相性质方面具有与更复杂的最新分子模型相当的精度。为了进一步测试这些单粒子模型，我们使用 Gibbs-NPT 系综研究了 CH4、CO2 和 N2 的三种二元混合物。这些结果在宽压力范围内与实验数据进行了对比。单粒子模型在气相中具有与传统模型相当的精度，尽管其在液相中的偏差较大。简化模型显著提高了计算效率，特别是在高液体密度情况下，粒子交换试探移动的接受率有所增加。基于 Gibbs-NVT 系综的 MC 方法是模拟流体混合物相共存的可行替代方案。我们在恒定温度和压力下比较了 Gibbs-NPT 和 Gibbs-NVT 系综，以分析它们的性能差异和结果一致性。正如理论预测的那样，模拟之间的一致性意味着当缺乏实验数据时，可以使用 Gibbs-NVT 来验证 Gibbs-NPT 的预测。
引用
@article{arxiv.1209.1973,
title = {Phase-coexistence Simulations of Fluid Mixtures by the Markov Chain Monte Carlo Method Using Single-Particle Models},
author = {Jun Li and Victor M. Calo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.1973},
year = {2015}
}
备注
Journal of Computational Physics, submitted, 2012