【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及绝缘介质，具体为一种气体液化温度预测方法。
技术介绍
1、气体绝缘材料是能使有电位差的电极间保持绝缘的气体，在破坏后需要有自恢复能力，具有介质损耗极小、不燃、不爆、不老化的特点。近几十年来，六氟化硫(sf6)气体因其介电强度高、灭弧能力好、化学稳定性好等优点，被广泛用作各种高压电气设备的绝缘气体。但sf6的全球变暖潜势(global warming potential,gwp)高达24300，在大气中的分解需要3200年以上的时间。因此，寻找替代sf6的新一代环保气体绝缘介质，不仅可以从根本上解决电力行业对sf6的依赖，而且符合绿色低碳的理念。
2、由于绝缘气体必须具备常温下是气态的基本条件，因此在寻找替代sf6的环保气体绝缘介质过程中，无论哪种形式的绝缘气体均需要液化温度作为评估其性能的关键性指标。对所有待选的绝缘气体分子进行实验测其液化温度显然是不可行的。第一，采用实验手段得到绝缘气体的液化温度往往成本较高。第二，对于有待合成的绝缘气体分子，无法通过实验获得其液化温度。第三，不同配置混合气体的液化温度实验繁琐复杂，极难完全获得。因此，急需寻求一种能够预测绝缘气体分子液化温度的方法。
3、现有技术中，专利公开号为cn110793888a的专利技术专利，公开一种sf6/n2混合气体扩散特性实验方法，对不同比例的混合气体和两种纯组分在不同温度压强下的分子运动进行了模拟，通过对轨迹的统计分析获取气体凝聚情况、分子扩散系数等信息，并依据这些信息对于混合气体的比例选择、气体补充维护提供一定的定性定量
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：解决第一，采用实验手段得到绝缘气体的液化温度往往成本较高。第二，对于有待合成的绝缘气体分子，无法通过实验获得其液化温度度。第三，不同配置混合气体的液化温度在实验繁琐复杂，难以完全获得。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种气体液化温度预测方法，包括以下步骤：
4、s100，建立多个气体分子的无无定形晶胞，获取初始气体晶体结构；
5、s200，基于密度泛函理论，优化所述初始气体晶体结构的成键参数和晶胞参数，获取稳定的分子力学环境气体晶体结构；
6、s300，采用compassⅱ力场，对所述初始气体晶体结构进行能量初始化，获取稳定的力场能量环境气体晶体结构；
7、s400，分别计算所述分子力学环境气体晶体结构和所述力场能量环境气体晶体结构中，每个单分子的平均相互作用力和密度；
8、s500，将所述分子力学环境气体晶体结构和所述力场能量环境气体晶体结构的平均相互作用力和密度分别对比，获取初始液化温度预测模型；
9、s600，不断调整所述初始液化温度预测模型中初始气体晶体结构的compassⅱ力场的力场参数，更新所述初始液化温度预测模型，以获取拟合的最佳液化温度预测模型；
10、s700，将多个待测气体分子的无定形晶胞带入所述最佳液化温度预测模型中，进行升温和降温模拟，获取液化温度曲线，根据所述液化温度曲线获取液化温度范围。
11、优点：首次提出对比分子结构和能量数据来拟合分子力场的方法，拟合的参数包括成键参数和非键参数，拟合出的完整力场参数可用于液化温度的预测。首次使用各个分子拟合的力场参数计算混合气体的液化温度，并且成本低，解决了合成气体和混合气体的液化温度在实验上很难实现的问题。
12、在本专利技术的一实施例中，所述平均相互作用力通过以下公式获取：
13、
14、式中，e0为平均相互作用力，etotal为气体晶体的总能量，emo为单个分子的能量，n为分子数。
15、在本专利技术的一实施例中，获取所述最佳液化温度预测模型，包括：每调整一次初始气体晶体结构的力场参数，更新一次初始液化温度预测模型，且每更新一次，均对初始气体晶体结构进行一次能量初始化，并计算相应的平均相互作用力和密度，直至平均相互作用力和密度分别与所述分子力学环境气体晶体结构的平均相互作用力和密度相近，将此时拟合的液化温度预测模型为最佳液化温度预测模型。
16、在本专利技术的一实施例中，所述相近的判断标准为：更新后的气体晶体结构计算得到的平均相互作用力和密度分别与所述分子力学环境气体晶体结构的平均相互作用力和密度的误差小于2％。
17、在本专利技术的一实施例中，在进行升温模拟时，包括以下步骤：
18、s711，将所述最佳液化温度预测模型能量初始化，将多个待测气体分子的无定形晶胞带入能量初始化后的最佳液化温度预测模型；
19、s712，在正则系综下，设置初始温度、升温步长，构建动力学模拟环境；
20、s713，在所述初始温度下，温度每升高一个升温步长，则对最佳液化温度预测模型所在的环境进行一次分子动力学模拟，并得到此温度下稳定的结构，并记录此温度下最佳液化温度预测模型所在环境的密度；
21、s714，重复步骤s713，直至待测气体分子的液态体系沸腾并完全汽化，确定逐步升温过程中的密度突变点，记录此时的第一突变温度。
22、在本专利技术的一实施例中，在进行降温模拟时，包括以下步骤：
23、s721，设置降温步长，待测气体分子完全汽化后，再逐步降温；
24、s722，每降低一个降温步长，对最佳液化温度预测模型所在的环境进行一次分子动力学模拟，并得到此温度下稳定的结构，并记录此温度下最佳液化温度预测模型所在环境的密度；
25、s723，重复步骤s722，直至待测气体分子的气态体系完全液化，确定逐步降温过程中的密度突变点，记录此时的第二突变化温度。
26、在本专利技术的一实施例中，将升温模拟时，获取的密度数据，以及降温模拟时，获取的密度数据，绘制液化温度曲线；在所述液化温度曲线中，所述第一突变温度和所述第二突变化温度之间范围为液化温度范围。
27、在本专利技术的一实施例中，所述降温步长与所述升温步长的数值相等。
28、在本专利技术的一实施例中，所述第一突变温度和所述第二突变温度为相变温度。
29、在本专利技术的一实施例中，所述升温模拟和所述降温模拟的顺序不分先后。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：能够准确预测出气体的液化温度，且流程简洁，具有成本稳定、简单易行、计算效率高的优点，能够对寻找绝缘气体提供有利参考。
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1.一种气体液化温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，所述平均相互作用力通过以下公式获取：
3.根据所述权利要求1所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，获取所述最佳液化温度预测模型，包括：每调整一次初始气体晶体结构的力场参数，更新一次初始液化温度预测模型，且每更新一次，均对初始气体晶体结构进行一次能量初始化，并计算相应的平均相互作用力和密度，直至平均相互作用力和密度分别与所述分子力学环境气体晶体结构的平均相互作用力和密度相近，将此时拟合的液化温度预测模型为最佳液化温度预测模型。
4.根据权利要求3所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，所述相近的判断标准为：更新后的气体晶体结构计算得到的平均相互作用力和密度分别与所述分子力学环境气体晶体结构的平均相互作用力和密度的误差小于2％。
5.根据权利要求1所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，在进行升温模拟时，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，在进行降温模拟时，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，将升温模拟时，获取的密度数据，以及降温模拟时，获取的密度数据，绘制液化温度曲线；在所述液化温度曲线中，所述第一突变温度和所述第二突变化温度之间范围为液化温度范围。
8.根据权利要求6所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，所述降温步长与所述升温步长的数值相等。
9.根据权利要求6所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，所述升温模拟和所述降温模拟的顺序不分先后。
10.根据权利要求7所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，所述第一突变温度和所述第二突变温度为相变温度。
...【技术特征摘要】
1.一种气体液化温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，所述平均相互作用力通过以下公式获取：
3.根据所述权利要求1所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，获取所述最佳液化温度预测模型，包括：每调整一次初始气体晶体结构的力场参数，更新一次初始液化温度预测模型，且每更新一次，均对初始气体晶体结构进行一次能量初始化，并计算相应的平均相互作用力和密度，直至平均相互作用力和密度分别与所述分子力学环境气体晶体结构的平均相互作用力和密度相近，将此时拟合的液化温度预测模型为最佳液化温度预测模型。
4.根据权利要求3所述的气体液化温度预测方法，其特征在于，所述相近的判断标准为：更新后的气体晶体结构计算得到的平均相互作用力和密度分别与所述分子力学环境气体晶体结构的平均相互作用力和密度的误差小于2％。...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，赵得先，黄杰，程华龙，杜强，吴桂园，程龙玖，凌梦璇，李丹，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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