刘庭崧， 刘 妮， 洪春芳

( 1. 上海理工大学 能源与动力工程学院， 上海 200093; 2. 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室， 上海 200093)

1 引 言

气体水合物是由客体分子和主体水分子形成的冰状结晶化合物，其通常在低温和高压条件下形成[1, 2]. 目前，关于气体水合物导热性能的实验研究取得一系列成果. Rosenbaum等[3]采用单面瞬态平面热源法,测得温度为276K时CH4水合物导热系数约为0.68 W·m-1·K-1. Huang等[4]采用瞬变平面热源法测得CH4水合物在263.15-278.15K范围内的导热系数约为0.56 W·m-1·K-1. 万丽华等[5]测得晶体形态和自保护作用下CO2水合物的导热系数在温度区间264.68-274.49 K增幅不大，而在275.47-282.04 K区间内，导热系数增长明显. 当前关于水合物导热系数的工作主要集中在CH4水合物，而对于CO2水合物导热系数的分析相对较少. 为使CO2水合物更好应用于工程实际，掌握其导热系数随各因素的变化规律非常重要. 分子动力学(Molecular Dynamics，MD)为研究分子水平上的微观机制提供了一套强有力的计算模拟方法. 基于此，MD方法成为研究水合物体系热物理性质的一种有效途径. Jiang等[6]则通过NEMD方法比较了COS/G2和SPC/E两种H2O分子模型对模拟结果的影响，模拟显示根据COS/G2模型得出的水合物导热系数更接近测试值. Wan等[7]指出晶体的低导热特性主要归因于主体结构，H2O分子对体系导热的贡献更大，主要因为其运动引起的热流更大. 笼形结构中的客体分子也会使体系导热进一步增强. 李期斌等[8]对高压下CH4水合物的导热机理做了相关分析，结果显示，各种结构水合物中H2O分子排布……