对于压力对小分子气体在液压油中扩散行为影响的分子动力学研究

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1、液压气动与密~d-／2ols年第09期doi：lO．3969~．issn．1008—0813．2015．09．006压力对小分子气体在液压油中扩散行为影响的分子动力学研究安骥，金敏，王位，孔勇(上海海事大学商船学院，上海201306)摘要：采用分子动力学方法模拟研究了不同压力下小分子气体在液压油中的扩散。模拟过程中均选用PCFF力场，首先对模拟体系进行NPT下500ps时间的动力学优化，随之进行NPT下500ps时间动力学模拟，得到其运动轨迹，并由爱因斯坦方程得出气体小分子在液压油中的扩散系数。该文还应用自由体积理论探究了小分子气体在液压油中的扩

2、散机理，发现气体在液压油中以空穴形式存在的自由体积间进行扩散，即气体的扩散是通过先在一个空穴内不停振动，然后跳跃到下一个空穴来完成的。结果表明，随着压力的增大，小分子气体在液压油中的扩散系数是减小的。关键词：压力；液压油；扩散系数；自由体积；分子动力学中图分类号：TH137文献标志码：A文章编号：1008—0813(2015)09—0016—04EfectsofPressureonGasDiffusioninHydraulicOilwithMolecularDynamicsSimulationANJi,JINMin，WANGWeLKONGyo馏(

3、MerchantMarineCollage，ShanghaiMaritimeUniversity,Shanghai201306，China)Abstract：Thepaperstudiesontheefectsofpressureongasdifusioninhydraulicoilbymoleculardynamicssimulation．Thewholesimula—tionswereprocessedunderPCFFforcefield．RefinedthesimulationsystembyNPTensemblein500psfirst

4、ly,thedifusioncoeficientsweredeterminedbyNPTensemblesimulationin500ps．thencalculateditfromtheEinsteinrelation．Thesmallgasdifusionmechanisminhy-draulicoilisalsodiscussedaccordingtofreevolumetheory．Smallgasmoleculesfirstlyoscillateinsideonecavityofhydraulicoi1andthenjumpfromthi

5、scavitytoanotheronetoachievethedifusionprocess．Theresultsshowedthatthedifusioncoeficientdecreaseswiththeris-ingpressure．Keywords：pressure；hydraulicoil；difusioncoeficient；freevolume；moleculardynamicO引言油液体积弹性模量的因素中，最重要的因素是不溶气体的数量，对于对响应时间要求不高的系统而言，可油液有效体积弹性模量是影响液压系统性能的主认为油液中的气体有

6、足够的时间来溶解或析出，但对要因素，对液压系统的有效传动力、位置精度、功率水于某些高频响系统来说，如电喷系统中高速阀的开启平、响应时间和稳定性动态响应具有重要影响。液压和关闭，其时间是以毫秒为计量单位的，在如此短的时油体积弹性模量的影响因素有很多，其中，油压对体积间内可认为空气不可能实现溶解和析出，此时就必须弹性模量影响更为明显，特别是在中低压区域n。考虑空气扩散溶解速度的影响。近年来，国内外学者针对此问题从不同角度进行然而，这些对液压油体积弹性模量的研究工作大了许多研究。龚国芳在自然科学基金支持下进行了体多都是试验研究，目的是提高油液的弹性模量

7、以解决积弹性模量的测量设备研究和含气量的研究。王静工程实际应用的问题，偏重于测量技术和测量结果的设计了基于定义法的实验装置p]。ToshiyukiTsubouchi应用价值，并未对其从分子模拟角度进行机理分析。和JitsuoShinoda为研制高弹性模量的液压油，分析温本文选用MaterialsStudio7．0软件包进行氧气在度、压力、气泡含量等因素对体积弹性模量的影响。液压油中扩散的模拟研究，先利用MaterialsStudio如果在体积弹性模量的表达式中引人时间变量。影响7．0软件包中的AC(AmorphousCel1)模块构建小分子气体的

8、液压油模型，再用Discover模块进行相应的分基金项目：上海市教委重点学科资助项目(J50603)；上海海事大学“学术子动力学模拟来研