【摘要】：采用分子動力學(xué)方法研究壁面親疏水不對稱的納米結(jié)構(gòu)通道內(nèi)流體的流動換熱過程,研究了異質(zhì)壁面浸潤性、驅(qū)動力和壁面納米結(jié)構(gòu)對于流體速度滑移和溫度階躍的影響,以及異質(zhì)壁面浸潤性對于流體內(nèi)部能量傳遞過程的影響。研究發(fā)現(xiàn):在受限空間內(nèi),近壁面區(qū)域的流體密度分布將會出現(xiàn)分層現(xiàn)象,跟壁面浸潤性和納米結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。不對稱的壁面浸潤性將會導(dǎo)致納米通道內(nèi)流體密度呈不對稱分布。近親水壁面區(qū)域的流體相對密集,其密度分布的波動幅度比近疏水壁面區(qū)域的流體密度分布大。壁面納米結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了固體對流體的影響區(qū)域,增加了流體密度分層分布的范圍。納米通道主流區(qū)域的流體速度在驅(qū)動力作用下呈拋物線分布,但是納米通道上下壁面浸潤性不對稱,導(dǎo)致速度分布不中心對稱。在流動過程中流體產(chǎn)生黏性耗散效應(yīng),升高了流體溫度。保持熱壁面浸潤性不變,增強(qiáng)冷壁面的疏水性,對近熱壁面區(qū)域的流體速度幾乎沒有影響,滑移速度和滑移長度基本不變,始終為鎖定邊界。但是會導(dǎo)致近冷壁面區(qū)域的流體速度逐漸增大,對應(yīng)的滑移速度和滑移長度隨之增大。此時(shí),近冷壁面區(qū)域的流體溫度逐漸超過近熱壁面區(qū)域的流體溫度,通道主流區(qū)域的流體溫度分布出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,熱流逆向傳遞。隨著兩側(cè)壁面浸潤性不對稱程度增加,流體反轉(zhuǎn)溫度分布更加明顯。驅(qū)動力是納米通道內(nèi)流體流動的動力,必然影響通道內(nèi)流體的流動換熱規(guī)律。隨著驅(qū)動力逐漸增加,通道內(nèi)流體流速沿驅(qū)動力方向迅速增加,但是壁面浸潤性的不對稱導(dǎo)致近壁面區(qū)域的流體受驅(qū)動力的影響不相同。近熱壁面?zhèn)鹊慕缑鏋殒i定邊界,隨著驅(qū)動力增加,滑移速度的絕對值迅速增加,而滑移長度變化平緩。冷壁面?zhèn)鹊慕缑鏋榛七吔?滑移速度隨驅(qū)動力增加而緩慢增加,滑移長度略微下降。在驅(qū)動力增加的過程中,近冷壁面區(qū)域的流體溫度快速上升,逐漸超過近熱壁面區(qū)域的流體溫度,導(dǎo)致通道主流區(qū)域的流體溫度分布出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,熱流逆向傳遞。而且隨著所施加的驅(qū)動力增加,流體反轉(zhuǎn)溫度分布更加明顯。壁面納米結(jié)構(gòu)會影響近壁面區(qū)域的流體流動,從而改變納米通道內(nèi)的流動換熱過程。相比于光滑壁面,壁面存在納米結(jié)構(gòu)時(shí),流體的流動速度跟溫度大幅度下降。光滑納米通道內(nèi)流體溫度反轉(zhuǎn)分布,隨著壁面納米結(jié)構(gòu)高度增加,兩側(cè)近壁面區(qū)域的流體速度和溫度逐漸下降,近冷壁面區(qū)域的流體溫度會逐漸低于近熱壁面區(qū)域的流體溫度,通道主流區(qū)域的流體反轉(zhuǎn)溫度分布消失。
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華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑第１章緒論逡逑ｕ研究背景逡逑目前，自然科學(xué)和工程技術(shù)的主要發(fā)展目標(biāo)之一在于微型化和納米化。在１９５９年，美國著名物理學(xué)家Ｆｅｙｎｍａｎ在物理學(xué)會年會上做了一次演講“Ｔｈｅｒｅ’ｓ邋Ｐｌｅｎｔｙ邋ｏｆ逡逑Ｒｏｏｍ邋ａｔ邋ｔｈｅ邋Ｂｏｔｔｏｍ”邋［１］，他提出在原子／分子尺度對材料進(jìn)行加工和制造設(shè)備，人類逡逑將會得到許多令人震驚的新發(fā)現(xiàn)。從此，納米技術(shù)走上了歷史的舞臺，如今納米技逡逑術(shù)成為了非常重要的科學(xué)技術(shù)，在微電子機(jī)械系統(tǒng)、航天航空、醫(yī)學(xué)和生物工程等逡逑領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用并有著十分光明的前景。逡逑

圖２－１分子動力學(xué)流程圖逡逑學(xué)運(yùn)動的基本原理逡逑本方程逡逑系統(tǒng)中含有７Ｖ個(gè)粒子，，按照經(jīng)典力學(xué)理論，系統(tǒng)屮：逡逑Ｆ＇ｉ邋＝－Ｖ，ｔ／（／ｉ，ｒ２定律得粒子／的加速度為：逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK124

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 張程賓;許兆林;陳永平;;粗糙納通道內(nèi)流體流動與傳熱的分子動力學(xué)模擬研究[J];物理學(xué)報(bào);2014年21期

2 曹炳陽;陳民;過增元;;納米通道內(nèi)液體流動的滑移現(xiàn)象[J];物理學(xué)報(bào);2006年10期

3 王月華;劉艷俠;王遜;;金屬及合金中的原子間相互作用勢[J];遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年01期

4 徐超,何雅玲,王勇;納米通道滑移流動的分子動力學(xué)模擬研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2005年06期

本文編號：2681890