天然氣水合物的第一性原理計算研究

【摘要】：摘要:本文運用第一性原理方法計算了sI, sII和sH型三種類型水合物的幾何結(jié)構(gòu)、彈性模量、彈性系數(shù)、聲學(xué)性質(zhì)和部分熱學(xué)性質(zhì).彈性常數(shù)的計算是通過擬合吉布斯自由能對拉格朗日張量的系數(shù)而得到的,體彈模量、剪切模量、楊氏模量和泊松比是通過彈性系數(shù)而推導(dǎo)出來的,并且與實驗數(shù)據(jù)符合的較好.還利用Birch-Murnaghan方程擬合計算了立方結(jié)構(gòu)sI, sII型水合物的體彈模量和體彈模量的一階導(dǎo)數(shù),其體彈模量無論相對于實驗值,還是相對于本文中運用彈性常數(shù)得到的理論值都稍微偏小,但是差別不是很大,屬于可以接受的范圍.還計算了這三種體系的彈性波波速,包括橫波和縱波波速,也很接近實驗值.基于Debye模型,還計算了立方結(jié)構(gòu)sI, sII型水合物的熱容量、線性熱膨脹系數(shù)、Grüneisen系數(shù)和Debye溫度等熱力學(xué)參量. 【關(guān)鍵詞】：天然氣水合物 第一性原理 力學(xué)性質(zhì) 彈性系數(shù) 熱學(xué)性質(zhì) 聲學(xué)性質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P744.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 天然氣水合物的研究意義10-12
• 1.2 天然氣水合物的研究背景及最新進展12-15
• 1.3 第一性原理計算在物質(zhì)性質(zhì)研究中的意義15
• 1.4 本文所采用的計算軟件和數(shù)值處理軟件15-16
• 第二章 密度泛函理論16-31
• 2.1 密度泛函理論基本定理16-18
• 2.2 密度泛函理論18-28
• 2.2.1 Born-Oppenheimer 絕熱近似18-19
• 2.2.2 Hartree-Fock 近似19-22
• 2.2.3 Kohn-Sham 方程22-25
• 2.2.4 交換關(guān)聯(lián)泛函25-27
• 2.2.4.1 Slater 平均交換勢25-26
• 2.2.4.2 局域(自旋)密度近似26
• 2.2.4.3 廣義梯度近似(GGA)和meta-GGA26-27
• 2.2.4.4 混合泛函27
• 2.2.5 密度泛函理論在計算中的實現(xiàn)27-28
• 2.3 密度泛函理論的優(yōu)點和缺點28-31
• 第三章 計算方法和數(shù)值計算結(jié)果31-46
• 3.1 三種常見水合物類型的幾何結(jié)構(gòu)31-34
• 3.2 力學(xué)性質(zhì)的計算方法34-36
• 3.3 泛函和贗勢的測試計算36-39
• 3.4 三種水合物的計算結(jié)果39-46
• 第四章 結(jié)論46-48
• 附錄48-49
• 參考文獻49-52
• 致謝52

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