本文關(guān)鍵詞：納米液膜傳遞特性的分子動力學(xué)模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在微納器件應(yīng)用領(lǐng)域,納米液膜傳遞特性的研究有著重要的意義。由于納米液膜厚度一般在幾納米到幾百納米之間,實(shí)驗條件下測量不僅對設(shè)備要求很高,在技術(shù)上也有很大難度。本文利用平衡和非平衡分子動力學(xué)模擬方法,從分子層次研究了納米液膜的蒸發(fā)過程,探討液相分子數(shù)、壁面作用勢能、溫度等因素對汽-液界面厚度的影響,以及壁面作用勢能、溫度、壁面粗糙度等因素對納米液膜蒸發(fā)通量的影響。此外,采用非平衡分子動力學(xué)模擬方法,模擬納米通道內(nèi)氬流體的熱量傳遞過程,引入嵌入式原子方法模擬固壁原子之間的相互作用勢能,利用Green-Kubo公式計算熱導(dǎo)率和熱流量,進(jìn)而計算界面熱阻長度。納米液膜蒸發(fā)行為的分子動力學(xué)模擬結(jié)果表明,對于納米水液膜的蒸發(fā)過程,隨著壁面作用勢能參數(shù)的減小,近壁面處“類固體區(qū)”質(zhì)量密度點(diǎn)震蕩減弱；隨著溫度的增加,汽-液界面厚度隨之增加；模擬體系的水分子數(shù)、壁面作用勢能參數(shù)對汽-液界面厚度的影響不大。光滑壁面上和粗糙壁面上納米氬液膜的蒸發(fā)過程均包括恒速和降速兩個階段。在恒速階段,壁面能量參數(shù)對蒸發(fā)通量幾乎沒有影響；在降速階段,隨著壁面勢能參數(shù)的增加,壁面吸附的氬原子數(shù)增多。對于粗糙壁面上納米氬液膜的蒸發(fā)過程,當(dāng)粗糙度因子一定時,相面積分?jǐn)?shù)越大,降速階段壁面吸附的氬原子數(shù)越多,納米氬液膜的蒸發(fā)也越慢；當(dāng)相面積分?jǐn)?shù)一定時,粗糙度因子越大,蒸發(fā)越慢,達(dá)到平衡時,滯留在凹槽內(nèi)的原子數(shù)越多；當(dāng)壁面粗糙因子及相面積分?jǐn)?shù)均相同時,在恒速階段,納米液膜在欄柵形粗糙壁面與在方柱矩陣形粗糙壁面上的蒸發(fā)通量相差不大,在降速階段,欄柵形粗糙表面吸附更多的氬原子。納米通道內(nèi)氬流體傳熱行為的分子動力學(xué)模擬結(jié)果表明,緊靠上下固壁表面的液體原子形成了相對穩(wěn)定的“類固體”結(jié)構(gòu)：固-液界面熱阻隨著壁面能量參數(shù)的增加而降低；固-液界面熱阻長度隨固壁溫度的升高而近似呈線性增長；與光滑表面相比,表面粗糙度的存在,降低了界面熱阻,強(qiáng)化了液-固界面的能量傳遞。
【關(guān)鍵詞】：納米液膜 分子動力學(xué)模擬 納米通道 蒸發(fā) 界面熱阻
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-27
• 1.1 分子動力學(xué)模擬理論簡介9-22
• 1.1.1 分子動力學(xué)模擬的基本過程9-12
• 1.1.2 系綜的選擇12-13
• 1.1.3 邊界條件的處理13-14
• 1.1.4 混合規(guī)則14
• 1.1.5 截斷半徑的處理14-15
• 1.1.6 分子力場15-20
• 1.1.7 時間步長和步數(shù)20
• 1.1.8 恒溫控制方法20-22
• 1.2 納米液膜蒸發(fā)行為的模擬研究22-23
• 1.3 受限納米氬液膜傳熱行為的模擬研究23-24
• 1.4 固壁形貌的分子動力學(xué)研究24-26
• 1.5 研究內(nèi)容26-27
• 2 納米水液膜蒸發(fā)行為的平衡分子動力學(xué)模擬27-35
• 2.1 模擬方法27-29
• 2.1.1 初始模型及模擬細(xì)節(jié)27
• 2.1.2 水的勢能函數(shù)27-28
• 2.1.3 密度分布與汽-液界面厚度的確定28-29
• 2.2 結(jié)果與討論29-34
• 2.2.1 水分子數(shù)的影響29-30
• 2.2.2 壁面作用勢能的影響30-33
• 2.2.3 溫度的影響33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 3 納米氬液膜蒸發(fā)行為的非平衡分子動力學(xué)模擬35-49
• 3.1 蒸發(fā)過程的非平衡分子動力學(xué)模擬35
• 3.2 蒸發(fā)通量的確定35
• 3.3 納米氬液膜在光滑壁面上的蒸發(fā)行為35-40
• 3.3.1 初始模型及模擬細(xì)節(jié)35-36
• 3.3.2 壁面作用勢能的影響36-39
• 3.3.3 溫度的影響39-40
• 3.4 納米氬液膜在粗糙壁面上的蒸發(fā)行為40-48
• 3.4.1 初始模型及模擬細(xì)節(jié)40-42
• 3.4.2 相面積分?jǐn)?shù)的影響42-44
• 3.4.3 粗糙度因子的影響44-46
• 3.4.4 表面幾何形貌的影響46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 4 受限納米氬液膜傳熱行為的非平衡分了動力學(xué)模擬49-59
• 4.1 模擬方法49-52
• 4.1.1 傳熱行為的非平衡分子動力學(xué)模擬49
• 4.1.2 初始模型及模擬細(xì)節(jié)49-50
• 4.1.3 勢函數(shù)的選取50-51
• 4.1.4 固-液界面的溫度跳變51-52
• 4.2 結(jié)果與討論52-58
• 4.2.1 流體區(qū)的數(shù)密度分布52-54
• 4.2.2 流體區(qū)的溫度分布54-55
• 4.2.3 壁面作用勢能對界面熱阻長度的影響55-56
• 4.2.4 壁溫對界面熱阻長度的影響56-57
• 4.2.5 粗糙度對界面熱阻長度的影響57-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況64-65
• 致謝65-66

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