ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ СМЕСЕЙ ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДАМИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ И МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ
- Авторы: Дещеня В.И1,2, Кашурин О.В1,2, Кондратюк Н.Д1,2,3
-
Учреждения:
- Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
- Объединенный институт высоких температур РАН
- Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики
- Выпуск: Том 63, № 5 (2025)
- Страницы: 577-586
- Раздел: Теплофизические свойства веществ
- URL: https://journals.rcsi.science/0040-3644/article/view/358167
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034610X25050032
- ID: 358167
Цитировать
Аннотация
Об авторах
В. И Дещеня
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Объединенный институт высоких температур РАН
Email: deshchenia.vi@phystech.edu
Москва, Россия; Москва, Россия
О. В Кашурин
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Объединенный институт высоких температур РАНМосква, Россия; Москва, Россия
Н. Д Кондратюк
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Объединенный институт высоких температур РАН; Национальный исследовательский университет Высшая школа экономикиМосква, Россия; Москва, Россия; Москва, Россия
Список литературы
- Бельтюков А.Л., Олянина Н.В., Ладьянов В.И. Исследование вязкости жидких сплавов Co81(B, Si)19 // ТВТ. 2022. Т. 60. № 4. С. 500.
- Ghozlani B., Hadj-Salah S., Bezi S., Souayeh B. Интенсификация теплообмена и характеристики потока наножидкости при обтекании усеченного конуса в неограниченной полости // ТВТ. 2023. T. 61. № 2. C. 265.
- Вараксин А.Ю. Тепломассообмен и физическая газодинамика на страницах журнала “Теплофизика высоких температур”. К 60-летию журнала // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 803.
- Вараксин А.Ю. Гидрогазодинамика и теплофизика двухфазных потоков с твердыми частицами, каплями и пузырями // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 926.
- Centeno G., Sanchez-Reyna G., Ancheyta J., Munoz J.A.D., Cardona N. Testing Various Mixing Rules for Calculation of Viscosity of Petroleum Blends // Fuel. 2011. V. 90. № 12. P. 3561.
- Evstigneev N.M., Ryabkov O.I., Gerke K.M. Stationary Stokes Solver for Single-phase Flow in Porous Media: A Blastingly Fast Solution Based on Algebraic Multigrid Method using GPU // Adv. Water Resour. 2023. V. 171. P. 104340.
- Kazemi F., Khlyupin A., Azin R., Osfouri S., Khosravi A., Sedaghat M., Kazemzadeh Y., Gerke K.M., Karsanina M.V. Wettability Alteration in Gas Condensate Reservoirs: A Critical Review of the Opportunities and Challenges // Energy Fuels. 2024. V. 38. № 3. P. 1539.
- Bair S. The Viscosity at the Glass Transition of a Liquid Lubricant // Friction. 2019. V. 7. № 1. P. 86.
- Ewen J.P., Spikes H.A., Dini D. Contributions of Molecular Dynamics Simulations to Elastohydrodynamic Lubrication // Tribol. Lett. 2021. V. 69. № 1. P. 24.
- Bair S., Harris T. A Universal Mixing Rule for the High-pressure Viscosity of Oil/Refrigerant Mixtures // J. Tribol. 2023. V. 146. P. 1.
- Кирова Е.М., Норман Г.Э., Писарев В.В. Моделирование стеклования тонкого слоя расплава алюминия при сверхбыстром охлаждении в изобарических условиях // Письма в ЖЭТФ. 2019. Т. 110. № 5. C. 343.
- Bell I.H., Dyre J.C., Ingebrigtsen T.S. Excess-entropy Scaling in Supercooled Binary Mixtures // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 4300.
- Бражкин В.В. Кинетическая модель размягчения стекол // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 112. № 11. C. 787.
- Родникова М.Н. Пространственная сетка водородных связей в жидкостях и растворах // РЭНСИТ. 2024. Т. 16. № 4. С. 489.
- Копаничук И.В., Ванин А.А., Острась С.А., Бродская Е.Н. Компьютерное моделирование солюбилизации люминофоров в обратных мицеллах // Коллоидный журнал. 2018. Т. 80. № 3. С. 284.
- Kontogeorgis G.M., Dohrn R., Economou I.G., de Hemptinne J.C., Ten Kate A., Kuitunen S., Mooijer M., Žilnik L.F., Vesovic V. Industrial Requirements for Thermodynamic and Transport Properties: 2020 // Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. № 13. P. 4987.
- Tilloston M., Diamantonis N.I., Buda C., Bolton L.W., Muller E. Molecular Modelling of the Thermophysical Properties of Fluids: Expectations, Limitations, Gaps, and Opportunities // Phys. Chem. Chem. Phys. 2023. V. 25. № 18. P. 12607.
- Allen M.P., Tildesley D.J. Computer Simulation of Liquids. Oxford Univ. Press. 2017. 641 p.
- Норман Г.Э., Стегайлов В.В. Стохастическая теория метода классической молекулярной динамики // Мат. мод. 2012. Т. 24. № 6. С. 3.
- Антропов А.С. Диффузия нанопузырей в ГЦКалюминии // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 112. № 5. C. 325.
- Федоров И.Д., Стегайлов В.В. Диссоциация экситонных состояний в разогретом плотном водороде // Письма в ЖЭТФ. 2021. Т. 113. № 6. С. 392.
- Ванин А.А., Волков Н.А., Бродская Е.Н., Щекин А.К., Турнаева Е.А., Половинкин М.С., Ерошкин Ю.А. Молекулярно-динамический расчет межфазного натяжения в двухфазной системе жидкий углеводород–вода–пав: от разреженного монослоя пав до сверхплотного // ЖФХ. 2024. Т. 98. № 9. С. 124.
- Nichiporenko V.A., Kadtsyn E.D., Medvedev N.N. Volumetric Properties of Aqueous Solutions of Small Monohydric Alcohols. Molecular Dynamics Simulation // J. Mol. Liq. 2025. P. 127005.
- Лукьянчук В.Г., Ланкин А.В., Норман Г.Э. Структурные и диффузионные свойства дегидратированного двойного слоистого гидроксида алюминия и лития на основе метода молекулярной динамики // Письма в ЖЭТФ. 2023. Т. 118. № 8. С. 609.
- Кудинов А.В., Губин С.А., Богданова Ю.А. Моделирование термического разложения метана при постоянных значениях объема и температуры методами молекулярной динамики и термодинамики // ТВТ. 2023. Т. 61. № 4. С. 549.
- Maginn E.J., Messerly R.A., Carlson D.J., Roe D.R., Elliot J.R. Best Practices for Computing Transport Properties 1. Self-diffusivity and Viscosity from Equilibrium Molecular Dynamics // Living J. Comput. Mol. Sci. 2019. V. 1. № 1. P. 6324.
- Кондратюк Н.Д., Писарев В.В. Теоретические и вычислительные подходы к предсказанию вязкости жидкостей // УФН. 2023. Т. 193. № 4. С. 437.
- Chaparro G., Müller E.A. Simulation and Data-driven Modeling of the Transport Properties of the Mie Fluid // J. Phys. Chem. B. 2024. V. 128. № 2. P. 551.
- Deshchenya V.I., Kondratyuk N.D. History and Perspectives of Atomistic Simulation of Polysaccharides // Polym. Sci. Ser. C. 2023. V. 65. № 1. P. 83.
- Glova A.D., Volgin I.V., Nazarychev V.M., Larin S.V., Lyulin S. V., Gurtovenko A.A. Toward Realistic Computer Modeling of Paraffin-based Composite Materials: Critical Assessment of Atomic-scale Models of Paraffins // RSC Adv. 2019. V. 9. № 66. P. 38834.
- Bakulin I., Kondratyuk N., Lankin A., Norman G. Properties of Aqueous 1,4-Dioxane Solution via Molecular Dynamics // J. Chem. Phys. 2021. V. 155. № 15. P. 154501.
- Schmitt S., Fleckenstein F., Hasse H., Stephan S. Comparison of Force Fields for the Prediction of Thermophysical Properties of Long Linear and Branched Alkanes // J. Phys. Chem. B. 2023. V. 127. № 8. P. 1789.
- Балякин И.А., Рыльцев Р.Е., Щелкачев Н.М. Структурная наследственность жидкость–кристалл в потенциалах машинного обучения для сетеобразующих систем // Письма в ЖЭТФ. 2023. Т. 117. № 5. С. 377.
- Kondratyuk N., Ryltsev R., Ankudinov V., Chtchelkatchev N. First-principles Calculations of the Viscosity in Multicomponent Metallic Melts: Al–Cu–Ni as a Test Case // J. Mol. Liq. 2023. V. 380. P. 121751.
- Befort B.J., DeFever R.S., Tow G.M., Dowling A.W., Maginn E.J. Machine Learning Directed Optimization of Classical Molecular Modeling Force Fields // J. Chem. Inf. Model. 2021. V. 61. № 9. P. 4400.
- Martinez-Hernandez E., Valencia D., Arvizu C., Romero Alatorre D.F., Aburto J. Molecular Graph Modularity as a Descriptor for Property Estimation–Application to the Viscosity of Biomass-derived Molecules // ACS Sustain. Chem. Eng. 2021. V. 9. № 20. P. 7044.
- Bilodeau C., Kazakov A., Mukhopadhyay S., Emerson J., Kalantar T., Muzny C., Jensen K. Machine Learning for Predicting the Viscosity of Binary Liquid Mixtures // Chem. Eng. J. 2023. V. 464. P. 142454.
- Jones W.J., Bowden S.T., Yarnold W.W., Jones W.H. The Viscosity of Solutions of Primary Alcohols and Fatty Acids in Benzene and in Carbon Tetrachloride // J. Phys. Colloid Chem. 1948. V. 52. № 4. P. 753.
- Shepard A.F., Henne A.L., Midgley T. Physical Properties of the Normal Paraffin Hydrocarbons, Pentane to Dodecane // J. Am. Chem. Soc. 1931. V. 53. № 5. P. 1948.
- Rauf M.A., Stewart G.H., Farhataziz. Viscosities and Densities of Binary Mixtures of 1-Alkanols from 15 to 55°C // J. Chem. Amp. Eng. Data. 1983. V. 28. № 3.P. 324.
- Camin D.L., Rossini F.D. Physical Properties of Fourteen API Research Hydrocarbons, C9 to C15 // J. Phys. Chem. 1955. V. 59. № 11. P. 1173.
- Nikam P.S., Mahale T.R., Hasan M. Densities and Viscosities for Ethyl Acetate + Pentan-1-ol, + Hexan1-ol, + 3, 5, 5-Trimethylhexan-1-ol, + Heptan-1-ol, + Octan-1-ol, and + Decan-1-ol at (298.15, 303.15, and 308.15) K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 1998. V. 43. № 3. P. 436.
- Bauer H., Meerlender G. Precise Viscosity Measurements of Newtonian Liquids with ν < 1 mm2/s for the Selection of Suitable Standards // Rheol. Acta. 1984. V. 23. № 5. P. 514.
- Shan Z., Asfour A.-F.A. Viscosities and Densities of Nine Binary 1-Alkanol Systems at 293.15 K and 298.15 K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 1998. V. 44. № 1. P. 118.
- Garcia M., Rey C., Villar V.P., Rodriguez J.R. Excess Volumes of (n-Octane + n-Undecane) between 288.15 and 308.15 K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 1986. V. 31. № 4. P. 481.
- Postigo M., Mariano A., Mussari L., Canzonieri S. Viscosities for Binary Mixtures of 1-Decanol, Hexane, and Diethylamine at 10, 25, and 40°C // J. Solut. Chem. 2001. V. 30. № 12. P. 1081.
- Aucejo A., Burguet M.C., Munoz R., Marques J.L. Densities, Viscosities, and Refractive Indices of Some n-Alkane Binary Liquid Systems at 298.15 K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 1995. V. 40. № 1. P. 141.
- Al-Jimaz A.S., Al-Kandary J.A., Abdul-Latif A.-H.M. Densities and Viscosities for Binary Mixtures of Phenetole with 1-Pentanol, 1-Hexanol, 1-Heptanol, 1-Octanol, 1-Nonanol, and 1-Decanol at Different Temperatures // Fluid Phase Equilibria. 2004. V. 218. № 2. P. 247.
- Wu J., Nhaesi A.H., Asfour A.-F.A. Viscosities of Eight Binary Liquid n-Alkane Systems at 293.15 K and 298.15 K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 1999. V. 44. № 5. P. 990.
- França Faria M.A. de Sá C.F., Lima G.R., Filho J.I.B.C., Martins R.J., Cardoso M.J.E. de M., Barcia O.E. Measurement of Density and Viscosity of Binary 1-Alkanol Systems (C8−C11) at 101 kPa and Temperatures from (283.15 to 313.15) K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2005. V. 50. № 6. P. 1938.
- Touriño A., Hervello M., Gayol A., Marino G., Iglesias M. Excess Molar Volumes of the Ternary Mixtures Chlorobenzene + n-Hexane + Linear Aliphatic Alkane (C11–C12) at 298.15 K // J. Mol. Liq. 2005. V. 122. № 1–3. P. 87.
- Al-Jimaz A.S., Al-Kandary J.A., Abdul-Latif A.-H.M. Acoustical and Excess Properties of Chlorobenzene + 1-Hexanol, or 1-Heptanol, or 1-Octanol, or 1-Nonanol, or 1-Decanol at (298.15, 303.15, 308.15, and 313.15) K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2006. V. 52. № 1. P. 206.
- Zhang L., Guo Y., Wei H., Yang F., Fang W., Lin R. Densities and Viscosities of Binary Mixtures of exoTetrahydrodicyclopentadiene with n-Undecane or nTetradecane at T = (293.15 to 313.15) K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2010. V. 55. № 9. P. 4108.
- Hasan M., Shirude D.F., Hiray A.P., Kadam U.P., Sawant A.B. Densities, Viscosities and Ultrasonic Velocity Studies of Binary Mixtures of Toluene with Heptan-1-ol, Octan-1-ol and Decan-1-ol at 298.15 and 308.15 K // J. Mol. Liq. 2007. V. 135. № 1–3. P. 32.
- Chi H., Li G., Guo Y., Xu L., Fang W. Excess Molar Volume along with Viscosity, Flash Point, and Refractive Index for Binary Mixtures of cis-Decalin or transDecalin with C9 to C11 n-Alkanes // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2013. V. 58. № 8. P. 2224.
- Dubey G.P., Sharma M. Acoustic, Thermodynamic, Viscometric, and Volumetric Studies in Binary Systems of 1-Decanol with n-Hexane, n-Octane, and nDecane with Respect to Temperature // J. Mol. Liq. 2008. V. 143. № 2–3. P. 109.
- Iglesias-Silva G.A., Guzmán-López A., Pérez-Durán G., Ramos-Estrada M. Densities and Viscosities for Binary Liquid Mixtures of n-Undecane + 1-Propanol, + 1-Butanol, + 1-Pentanol, and + 1-Hexanol from 283.15 to 363.15 K at 0.1 MPa // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2016. V. 61. № 8. P. 2682.
- Dubey G.P., Mehra K.K., Sharma M. Volumetric,Acoustic, and Viscometric Studies of Molecular Interactions in Binary Mixtures of Diethylene Glycol Monomethyl Ether with 1-Alkanols at Temperatures from (293.15 to 308.15) K // J. Chem. Thermodyn. 2010. V. 42. № 2. P. 234.
- Qin X., Chen Y., Yang S., Qin X., Zhao J., Fang W. Density, Viscosity, and Refractive Index for Binary Mixtures of Three Adamantane Derivatives with nNonane or n-Undecane at T = 293.15–343.15 K and Atmospheric Pressure // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2020. V. 65. № 5. P. 2512.
- Domańska U., Królikowska M. Density and Viscosity of Binary Mixtures of 1-Butyl-3-methylimidazolium Thiocyanate + 1-Heptanol, 1-Octanol, 1-Nonanol, or 1-Decanol // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2010. V. 55. № 9. P. 2994.
- Gahlyan S., Bhagat P., Maken S., Park S.-J. Density and Viscosity Studies of Mixtures of Oxygenate with n-Alkanes (C9–C12) at (298.15, 308.15, and 318.15) K: Application of Prigogine–Flory–Patterson and Bloomfield and Dewan Model // J. Mol. Liq. 2020. V. 306. P. 112859.
- Bhatia S.C., Rani R., Sangwan J., Bhatia R. Densities, Viscosities, Speeds of Sound, and Refractive Indices of Binary Mixtures of 1-Decanol with Isomeric Chlorotoluenes // Int. J. Thermophys. 2011. V. 32. № 6. P. 1163.
- Jiang P. Dai Y., Du T., Guo Y., Fang W. Densities and Viscosities for the Ternary Mixture of n-Undecane (1) + Methyl Decanoate (2) + n-Butanol (3) and Corresponding Binaries from T = 293.15 to 333.15 K and at Atmospheric Pressure // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2021. V. 66. № 10. P. 3834.
- Faria M.A.F., Martins R.J., Cardoso M.J.E.M., Barcia O.E. Density and Viscosity of the Binary Systems Ethanol + Butan-1-ol, + Pentan-1-ol, + Heptan-1-ol, + Octan-1-ol, Nonan-1-ol, + Decan-1-ol at 0.1 MPa and Temperatures from 283.15 K to 313.15 K // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2013. V. 58. № 12. P. 3405.
- Campos-Gómez G., Iglesias-Silva G.A. Densities, Viscosities and Derived Properties of n-Pentane or n-Hexane with n-Undecane and n-Dodecane from 288.15 K to 343.15 K // Int. J. Thermophys. 2022. V. 43. 28.
- Almasi M., Daneshi R. Investigation of Molecular Interactions in Binary Mixtures of n-Butyl Acetate and (C6–C10) 1-Alkanol: PC-SAFT Model // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2018. V. 63. № 10. P. 3881.
- Wang P., Mi J., Jiang P., Dai Y., Guo Y., Fang W. Densities and Viscosities for the Ternary Mixtures of n-Undecane (1) + Butylcyclohexane (2) + 1-Pentanol (3) and Corresponding Binaries at T = (293.15 to 333.15) K // J. Chem. Eng. Data. 2023. V. 68. № 4. P. 925.
- David Dubbeldam S.C., Vlugt T.J.H. iRASPA: GPUAccelerated Visualization Software for Materials Scientists // Mol. Simul. 2018. V. 44. № 8. P. 653.
- Guzmán-López A., Iglesias-Silva G.A., Reyes-García F., Estrada-Baltazar A., Ramos-Estrada M. Densities and Viscosities for Binary Liquid Mixtures of n-Undecane + 1-Heptanol, 1-Octanol, 1-Nonanol, and 1-Decanol from 283.15 to 363.15 K at 0.1 MPa // J. Chem. Amp. Eng. Data. 2017. V. 62. № 2. P. 780.
- Abraham M.J., Murtola T., Schulz R., Páll S., Smith J.C., Hess B., Lindahl E. GROMACS: High Performance Molecular Simulations Through Multi-level Parallelism from Laptops to Supercomputers // SoftwareX. 2015. V. 1–2. P. 19.
- Huda M. Inception: A Molecular Packing Tool; Faster and Periodic. 2023. https://github.com/masrul/Inception
- Bussi G., Donadio D., Parrinello M. Canonical Sampling Through Velocity Rescaling // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. № 1. P. 014101.
- Parrinello M., Rahman A. Polymorphic Transitions in Single Crystals: A New Molecular Dynamics Method // J. Appl. Phys. 1981. V. 52. № 12. P. 7182.
- Hess B., Bekker H., Berendsen H.J.C., Fraaije J.G.E.M. LINCS: A Linear Constraint Solver for Molecular Simulations // J. Comput. Chem. 1997. V. 18. № 12. P. 1463.
- Essmann U., Perera L., Berkowitz M.L., Darden T., Lee H., Pedersen L.G. A Smooth Particle Mesh Ewald Method // J. Chem. Phys. 1995. V. 103. № 19. P. 8577.
- Green M.S. Markoff Random Processes and the Statistical Mechanics of Time–dependent Phenomena. II. Irreversible Processes in Fluids // J. Chem. Phys. 2004. V. 22. № 3. P. 398.
- Kubo R. Statistical-mechanical Theory of Irreversible Processes. I. General Theory and Simple Applications to Magnetic and Conduction Problems // J. Phys. Soc. Jpn. 1957. V. 12. № 6. P. 570.
- Zhang Y., Otani A., Maginn E.J. Reliable Viscosity Calculation from Equilibrium Molecular Dynamics Simulations: A Time Decomposition Method // J. Chem. Theory Comput. 2015. V. 11. № 8. P. 570.
- Jorgensen W.L., Tirado-Rives J. Potential Energy Functions for Atomic-level Simulations of Water and Organic and Biomolecular Systems // Proc. Natl. Acad. Sci. 2005. V. 102. № 19. P. 6665.
- Dodda L.S., Vilseck J.Z., Tirado-Rives J., Jorgensen W.L. 1.14*CM1A-LBCC: Localized Bondcharge Corrected CM1A Charges for Condensedphase Simulations // J. Phys. Chem. B. 2017. V. 121. № 15. P. 3864.
- Dodda L.S., Cabeza de Vaca I., Tirado-Rives J., Jorgensen W.L. LigParGen Web Server: An Automatic OPLS-AA Parameter Generator for Organic Ligands // Nucleic Acids Res. 2017. V. 45. № W1. P. W331.
- Дещеня В.И., Кондратюк Н.Д., Ланкин А.В., Норман Г.Э. Моделирование транспортных свойств водных растворов сахарозы методом молекулярной динамики // ЖФХ. 2022. Т. 96. № 3. С. 373.
- Batista M.L.S., Pérez-Sánchez G., Gomes J.R.B., Coutinho J.A.P., Maginn E.J. Evaluation of the GROMOS 56ACARBO Force Field for the Calculation of Structural, Volumetric, and Dynamic Properties of Aqueous Glucose Systems // J. Phys. Chem. B. 2015. V. 119. № 49. P. 15310.
- Lay W.K., Miller M.S., Elcock A.H. Optimizing Solute– Solute Interactions in the GLYCAM06 and CHARMM36 Carbohydrate Force Fields Using Osmotic Pressure Measurements // J. Chem. Theory Comput. 2016. V. 12. № 4. P. 1401.
- Jamali S.H., Westen T. van, Moultos O.A., Vlugt T.J.H. Optimizing Nonbonded Interactions of the OPLS Force Field for Aqueous Solutions of Carbohydrates: How to Capture Both Thermodynamics and Dynamics // J. Chem. Theory Comput. 2018. V. 14. № 12. P. 6690.
- Grunberg L., Nissan A.H. Mixture Law for Viscosity // Nature. 1949. V. 164. № 4175. P. 799.
Дополнительные файлы


