Simulation de dynamique moléculaire des fluides denses, application aux mélanges méthane-azote, méthane-néon.

Abstract

Des simulations de dynamique moléculaire à l’équilibre ont été menées afin de déterminer les propriétés thermodynamiques, structurales et de transport du mélange binaire CH4 − N2 à l’état de liquide dense en fonction de la composition à trois températures 110K, 130K et 155K. La molécule de méthane est représentée par un seul site, tandis que la molécule du diazote est représentée par deux sites plus un quadripôle. Tous les sites interagissent via le potentiel de paires de Lennard-Jones avec les règles des mélanges de Lorentz-Berthelot pour les interactions entre les particules d’espèces différentes. L’interaction quadripôlaire est ajoutée pour l’interaction azote-azote. La viscosité de cisaillement et les coefficients de self-diffusion à diverses compositions sont déterminés dans l’ensemble NV T à une densité obtenue dans l’ensemble NP T quand la valeur de la pression est fixée. Les résultats obtenus pour le coefficient de viscosité en fonction de la composition sont en bon accord avec les quelques données expérimentales disponibles. Par ailleurs, des simulations de dynamique moléculaire à l’équilibre ont été entreprises pour déterminer les propriétés thermodynamiques et de transport du mélange CH4 −Ne en fonction de la composition à deux températures 55K et 112K. L’atome de néon présentant des effets quantiques aux basses températures, un potentiel effectif de Feynman-Hibbs a été utilisé pour apporter une correction quantique au potentiel de Lennard-Jones représentant les interactions entre paires de particules. Les simulations ont été menées dans l’ensemble NV T en employant l’algorithme de Verlet et le thermostat de Hoover.