分子模拟与人工智能平台
j9九游会老哥俱乐部交流的解决方案丨硬脂酸热解和燃烧反应过程模拟
j9九游会老哥俱乐部交流的解决方案 | 2023-10-17 18:06
研究背景
硬脂酸是一种应用广泛的相变储能材料，能够通过相变储能的技术实现热能的储存和释放，因而在太阳能等可再生能源应用问题方面发挥了重要作用。但在硬脂酸的生产过程中往往会产生大量粉尘，在一定条件下可能会引起硬脂酸粉尘的爆炸事故。因此，为了增加硬脂酸生产与应用过程中的安全性，研究其燃烧和热解的特性与机理尤为重要。
在分子动力学（molecular dynamics，md）中，reaxff是一种能够研究材料反应机理的重要方法。不同于常用的分子力场，reaxff力场基于键级的函数来描述键的生成与断裂，因而能被应用于像热解、燃烧、氧化、催化、燃烧等许多复杂反应机理的研究。
本文以文献《thermal decomposition, flame propagation, and combustion reactions behaviours of stearic acid by experiments and molecular dynamic simulation》为例，该案例借助分子动力学的reaxff方法模拟了多种不同条件下硬脂酸热解和烧蚀的反应过程，结合热重实验、燃烧实验等手段多角度地分析了其反应机理。而创腾科技自主研发的maxflow平台整合了reaxff在内的多种方法，可以快速实现从建模到反应模拟再到反应结果输出的完整过程。
1.模型构建
根据化学式构建硬脂酸（c18h36o2）分子结构，maxflow平台简明易懂的可视化建模界面提供了方便高效的建模工具，快速得到硬脂酸结构并进行初步优化。
硬脂酸分子结构构建的结果展示
2.模拟流程
maxflow平台丰富的组件功能可完全满足案例的整体流程。参考案例的具体模拟细节，通过maxflow平台搭建分子动力学过程工作流。
模拟燃烧过程工作流的结果展示
其中，构建的分子结构由“读取结构文件”组件实现对接和导入；
而动力学模拟所需的无序结构混合模型则由“构建无序结构”组件按照具体成分、数目、体系密度等设置自动生成。参考案例，构建硬脂酸与指定数目氧气的混合模型；
硬脂酸与氧气无序混合结构的结果展示
3.结果展示
化学反应模拟的目的主要在于对产物数据及其产生路径的表征与分析。“反应动力学”组件能够将这些信息完整地、可视化地输出。
反应动力学模拟的结果展示
由此可见，创腾科技maxflow平台能够方便且完整地实现化学反应的模拟过程，并且能够直接输出反应动力学模拟相关研究中最关注的数据信息，适用于大多数与化学反应相关的研究。
另外，为方便用户计算，maxflow平台提供app发布功能，可将调试完善的工作流打包成可直接使用的app并发布至资源广场。用户只需下载相应app，将所研究材料体系的结构文件导入app中即可直接提交计算任务，不需要重新构建工作流并调整参数。总之，工作流＋app的方式是maxflow平台对功能集成化和对知识沉淀化的体现，为不同类型的客户提供了便利的计算模拟工具。
