基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法及可读存储介质技术

本发明专利技术公开了一种基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法及可读存储介质，所述方法包括如下步骤：根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式构建对应的分子结构；选取密度泛函理论DFT函数及对应的基组；根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化；根据优化之后的分子结构进行吸附仿真。本发明专利技术方法通过根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化；根据优化之后的分子结构进行吸附仿真，实现了在理论上模拟得出碳纳米管对六氟化硫分解组分的气敏特性，为实际实验提供指导。

Simulation analysis method and readable storage medium of SF6 decomposition components based on carbon nanotubes

【技术实现步骤摘要】
基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法及可读存储介质
本专利技术涉及气体绝缘组合电器
，特别是一种基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法及可读存储介质。
技术介绍
六氟化硫(SF6)气体已有百年历史，它是法国化学家摩森(Moissan)和李博(Lebeau)将硫在氟气中燃烧合成的一种惰性气体，SF6在室温下的化学性质稳定，纯净的SF6气体无味、无臭、不燃。SF6分子中，六个氟(F)原子围绕着中心的硫(S)原子呈全对称的八面体排布。SF6气体由于其优良的绝缘及灭弧性能，在气体绝缘组合电器(gasinsulatedswitched，GIS)中得到了广泛应用。长期运行经验表明，GIS设备内部由于固有缺陷或者是新出现的一些绝缘问题会发生不同程度的局部放电(partialdischarge，PD)，伴随运行时间的增加这些缺陷进一步发展，可能最终引发严重的GIS设备绝缘问题，造成不可挽回的损失。当局部放电持续作用时，放电产生的能量使得SF6分解生成SF4、SF3、SF2等多种低氟硫化物，部分低氟硫化物与GIS设备中存在的微量的水和氧气进一步发生反应，最终生成SO2F2、SOF2和SO2等化合物。通过气体在气敏材料上引起的气敏变化可以反应设备的绝缘状况。碳纳米管因其独特的结构展现出了优良的物理、化学特性，从而一直被认为是进行气体检测的最有潜力的材料。借助仿真方法将有效地探究其应用于电气领域的潜力，为工程实践提供有利的支持和指导，且相比于实验将更节省时间。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的就是提供一种基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法及可读存储介质，在理论上模拟得出碳纳米管对六氟化硫分解组分的气敏特性，为实际实验提供指导。本专利技术的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法，所述方法包括如下步骤：根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式构建对应的分子结构；选取密度泛函理论DFT函数及对应的基组；根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化；根据优化之后的分子结构进行吸附仿真。可选的，所述DFT函数为广义梯度近似GGA-PBE泛函；选取密度泛函理论DFT函数及对应的基组，包括：选取GGA-PBE泛函并采用双数值轨道基组+p轨道极化函数DNP进行电子赝势计算。可选的，根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化，包括：设置能量收敛精度、最大应力和最大位移。可选的，根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化之后，所述方法还包括：基于优化后的分子结构进行频率计算，在频率计算结果存在虚频的情况下，重复进行优化。可选的，根据优化之后的分子结构进行吸附仿真，包括：将优化后的分子结构靠近碳纳米管放置，并在相同的参数下进行吸附模拟。可选的，根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式构建对应的分子结构，包括：根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式通过材料计算平台构建对应的分子结构。本专利技术的目的之二是通过这样的技术方案实现的，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现前述的方法的步骤。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化；根据优化之后的分子结构进行吸附仿真，实现了在理论上模拟得出碳纳米管对六氟化硫分解组分的气敏特性，为实际实验提供指导。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。附图说明本专利技术的附图说明如下：图1为本专利技术实施例方法流程图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例一本专利技术第一实施例提出一种基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式构建对应的分子结构；选取密度泛函理论DFT函数及对应的基组；根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化；根据优化之后的分子结构进行吸附仿真。可选的，根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式构建对应的分子结构，包括：根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式通过材料计算平台构建对应的分子结构。具体的说，本实施例中，初步构建分子结构：在材料实验室平台(MaterialsStudio，MS)的GUI界面，根据分解产物和碳纳米管的分子式构建相应的分子结构。根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化；根据优化之后的分子结构进行吸附仿真，实现了在理论上模拟得出碳纳米管对六氟化硫分解组分的气敏特性，为实际实验提供指导。可选的，所述DFT函数为广义梯度近似GGA-PBE泛函；选取密度泛函理论DFT函数及对应的基组，包括：选取GGA-PBE泛函并采用双数值轨道基组+p轨道极化函数DNP进行电子赝势计算。具体的说，在本实施例中，DFT泛函的选择：Hohenberg-Kohn定理给出薛定谔方程中基态能量是电子密度的函数的结论，但函数的形式却没有给出。因此本实施例中选择一个合适的DFT泛函来描述电子之间的相关交换能，是精确描述和研究反应体系的第一步，具体的本实施例中采用GGA-PBE处理交换关联能。基组的选择：基组在密度泛函计算中是用来展开电子的波函数。因此基组规模越大，展开波函数的自由度就越大，而密度泛函理论是一个变分理论，自由度越大也意味着在理论上越正确。本实施例中采用双数值轨道基组+p轨道极化函数(DNP)进行电子赝势计算。可选的，根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化，包括：设置能量收敛精度、最大应力和最大位移。具体的，进行分子结构的优化：在上述DFT方法和基组的选择基础上，对分子进行结构优化时，在优化过程中，软件程序会不断地计算不同的分子结构，能量收敛精度、最大应力和位移分别设置为10-5Ha，和若满足以上收敛收敛条件则停止计算。可选的，根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化之后，所述方法还包括：基于优化后的分子结构进行频率计算，在频率计算结果存在虚频的情况下，重复进行优化。具体的说，在完成结构优化后，本实施例中进一步进行频率计算，检查是不是存在虚频，若存在虚频，则表示优化不精确，需要继续优化。可选的，根据优化之后的分子结构进行吸附仿真，包括：将优化后的分子结构靠近碳纳米管放置，并在相同的参数下进行吸附模拟。具体的说，在本实施例中，进行吸附仿真，包括：将优化后的气体分子放置于靠近碳纳米管的位置，在同样的参数选择情况下进行吸附模拟。然后进行机理分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式构建对应的分子结构；/n选取密度泛函理论DFT函数及对应的基组；/n根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化；/n根据优化之后的分子结构进行吸附仿真。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纳米管的SF6分解组分仿真分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
根据六氟化硫气体分解产物和碳纳米管的分子式构建对应的分子结构；
选取密度泛函理论DFT函数及对应的基组；
根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化；
根据优化之后的分子结构进行吸附仿真。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DFT函数为广义梯度近似GGA-PBE泛函；
选取密度泛函理论DFT函数及对应的基组，包括：
选取GGA-PBE泛函并采用双数值轨道基组+p轨道极化函数DNP进行电子赝势计算。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所选取的DFT函数和基组对所述分子结构进行优化，包括：
设置能量收敛精度、最大应力和最大位移。


4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗玉龙，谢刚文，张晓星，侯雨杉，姚强，唐炬，宫林，陈振伟，张施令，邱妮，周艳玲，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，国网重庆市电力公司，国家电网有限公司，武汉大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50