巨正则系综（grand canonical ensemble）是正则系综的推广。是统计力学系综的一种。每个系综内的体系不仅可以和其他体系交换能量，也可以交换粒子，但系综内各体系的能量总和以及粒子数总和都是固定的。当然系综内的体系总数也是固定不变的。而且各体系的体积是保持在一个固定值上。这个系综对应于具有恒定温度和化学势的体系。

系统地阐述了吸附热产生的微观机理,根据势能模型,得到了基于玻尔兹曼分布的两能态模型,并推导出相应的吸附热计算公式。根据巨正则系综理论,得到了朗缪尔单分子层统计力学模型,并推导出相应的吸附热计算公式;引入德布罗意平均热波长后,得到了朗缪尔单分子层模型吸附热的近似计算公式。比较两种模型的结果可以看出:吸附热受吸附量、吸附中心和分子间平均距离的影响较大,对于外层瓦斯(相对于煤体表面)和内层瓦斯应该采用不同的物理模型进行分析。根据朗缪尔单分子层模型,从吸附的角度出发,研究了煤体表面结构的分形特征,并将二

采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法研究了储层温度、压力条件以及CO2/CH4混合气中CO2摩尔分数对煤中狭缝型孔分离CO2/CH4的影响。气体分子之间作用均采用单点Lennard-Jones(LJ)模型,气体分子与孔壁之间的作用势则用Steele10-4-3模型描述。研究结果表明:CO2相对CH4的平衡分离系数SCO2/CH4最初都是随着压力的增加而增加,直到达到峰值,然后随着压力的增加而减小,在20MPa时趋于恒定;压力低于20MPa时,SCO2/CH4随着温度的增加而增加,压力高于20M

高岭石是煤系泥岩的主要黏土矿物组成成分之一，它的存在对泥岩的水理作用产 生重要影响。高岭石与水相互作用的分子机制是深入认识泥岩遇水膨胀、软化崩解甚至泥化等现象的基础。分子动力学模拟技术是揭示物质结构与性质间关系、了解物理化学体系中物质相互作用机制的有力工具。应用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)及分子动力学(MD) 方法对高岭石的吸水特征进行了模拟，研究了温度及压力对水分子在高岭石颗粒表面的吸附量、吸附位、吸附热、吸附能以及高岭石体积膨胀性等的影响规律，阐明了高岭石吸水的分子机制。研究结果表明：高岭