隨著納米制造技術(shù)的快速發(fā)展,納米結(jié)構(gòu)周圍的汽/液相變問題成為了相變傳熱領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。由于納米結(jié)構(gòu)的尺寸過于微小,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段和宏觀的理論模型很難對納米結(jié)構(gòu)周圍的汽/液相變的初始階段進(jìn)行有效研究。為了更好地理解相變機(jī)理以服務(wù)于實(shí)際應(yīng)用,本文將采用密度泛函理論和分子動力學(xué)模擬的方法,對納米顆粒周圍的液汽相變和納米柱陣列表面的汽液相變進(jìn)行研究。首先,本文利用密度泛函理論對均勻溫度場下單個納米顆粒周圍的汽泡成核進(jìn)行計算。比較兩種可能的異相成核模式(球冠模式和核殼模式)的成核路徑和成核勢壘;研究了顆粒潤濕性和液體過飽和度對成核勢壘的影響;對經(jīng)典成核理論的結(jié)果和密度泛函理論的結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示,球冠模式成核在大多數(shù)情況下具有比核殼模式成核更低的成核勢壘,因而更容易發(fā)生;顆粒潤濕性的減弱和液體過飽和度的增大均能降低成核勢壘;與密度泛函理論相比,經(jīng)典成核理論能定性描述成核勢壘的某些特性,但是定量上是不準(zhǔn)確的。然后,利用分子動力學(xué)方法研究溫度場不均勻情況下單個納米顆粒周圍的液汽相變。探討了溫度梯度對于汽泡構(gòu)型以及汽泡生長特性的影響;研究了大溫度梯度下顆粒潤濕性對于顆粒周圍液汽相變的影響。結(jié)... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

自然界及生產(chǎn)生活中的汽/液相變[1]

a) 球冠模式 b) 核殼模式a) spherical cap mode b) core-shell mode圖 1-2 納米顆粒周圍兩種異相成核模式Fig. 1-2 Two heterogeneous nucleation modes around a nanopart顆粒作為熱源時，其周圍的流體必然存在溫度梯度。在面上的液體溫度）給定時，顆粒周圍的溫度梯度大小主米顆粒濃度、納米顆粒尺寸等因素影響。當(dāng)流體中納米 1-3 所示的集體加熱效應(yīng)（collective heating effects）[于向外界的散熱較少，每個顆粒釋放的熱量相當(dāng)于僅用圖中邊長為 a 的立方體）。當(dāng)顆粒濃度較高時，平均顆粒需要加熱的流體體積也較小，此時顆粒周圍的溫度梯理論分析，顆粒半徑減小也會導(dǎo)致顆粒周圍的溫度梯度中，各種大小的溫度梯度都可能出現(xiàn)。當(dāng)流體中的溫度場視為均勻。

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文用可以為鏡面反射、漫反射、Lennard-周圍存在著同模擬盒子相同的鏡像盒子界，同時與位于邊界另一側(cè)的鏡像原子有兩點(diǎn)需要注意。1）周期性邊界條件必如 x 方向的左邊界必須和 x 方向上的右期性邊界條件時，所設(shè)計維度的模擬盒是為了防止粒子和粒子的鏡像同時和另截斷半徑的引入主要目的是減小計算量間的相互作用將被忽略。

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]均相與非均相氣泡/液滴成核密度泛函理論研究[D]. 周迪.北京化工大學(xué) 2012
[2]受限流體熱/動力學(xué)性質(zhì)的分子模擬和密度泛函理論研究[D]. 李英峰.清華大學(xué) 2011

碩士論文
[1]液體吸附層對固\液界面熱阻影響的數(shù)值與理論研究[D]. 王旭.上海交通大學(xué) 2016



本文編號：2926683