Моделирование неравновесных процессов в молекулярном газе методом молекулярной динамики.



Molecular dynamics simulation of chemical reactions

This work considers a gas mixture of uncharged monatomic and diatomic particles, which can chemically react with
each other. This process is modelled by integration of classical trajectories of the molecules. As the result one can
define the constants of dissociation and recombination, the time of vibrational relaxation as well as vibrational energy
levels distribution during the reaction. As an example the results of dissociation and vibrational relaxation simulations
for oxygen and nitrogen are presented. The reaction rates obtained from the simulations have shown sufficient
agreement with approximations of experimental data from other works.


Излагается метод расчета скорости диссоциации и времени колебательной релаксации
двухатомных молекул методом молекулярной динамики, в котором реализуется одновременное
моделирование всего ансамбля частиц. Приводятся результаты расчетов скорости диссоциации и
времени релаксации молекул N2 и O2. Обсуждается соответствие результатов расчетов с
экспериментальными данными.


1. Kantor A. L., Long L. N., Micci M. M. Molecular Dynamics Simulation of Dissociation Kinetics. // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2001, Vol. 15, No. 4, p. 478.
2. Millican R.C., White D.R., "Systems of vibrational Relaxation," J. of Chemical Physics, 1963, Vol. 39, No. 12, P. 3209.
3. Лосев С.А. Шаталов О.П. Колебательная релаксация молекул кислорода в смеси с аргоном при температуре до 10 тыс. градусов. // Химия выс. энергий. 1970, том 4, №3, с.263.
4. Дж. Мартин. Вход в атмосферу. // М., Мир, 1969.
5. Поттер Д. "Вычислительные методы в физике". М., Мир, 1975, 392 c.
6. Погосбекян М.Ю. "Моделирование динамики молекулярных реакций на высокопроизводительных многопроцессорных кластерах. "Дисс. на соискание уч. cтепени к.ф.-м.н., М., Институт механики МГУ, 2005.
7. Норманн Г.Э., Стегайлов В.В. Стохастические свойства молекулярно-динамической ленард-джонсонской системы в равновесном и неравновесном состоянии // ЖЭТФ. 2001. Т.119. Вып 5. С.1011−1020.