本文關(guān)鍵詞：懸浮納米液滴蒸發(fā)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬

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【摘要】：懸浮液滴蒸發(fā)是一種普遍的自然現(xiàn)象,廣泛存在于化工、制藥和燃燒等領(lǐng)域。在噴霧干燥過程中,懸浮液滴的蒸發(fā)速率是干燥設(shè)備效率的關(guān)鍵,另外,汽油直噴式汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中懸浮燃料液滴的燃燒完全程度受液滴蒸發(fā)速率的影響,并將直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出廢氣的成分。實(shí)際上,蒸發(fā)現(xiàn)象是以液滴群的形式出現(xiàn)的,而研究單個(gè)懸浮液滴的蒸發(fā)行為是其基礎(chǔ)。單液滴蒸發(fā)的研究主要集中在宏觀液滴的蒸發(fā),通常通過實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行研究。很多宏觀物理量都建立在連續(xù)性假設(shè)上,但當(dāng)液滴的直徑達(dá)到納米尺寸時(shí),連續(xù)性假設(shè)不再成立。而且現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能進(jìn)行納米液滴蒸發(fā)的研究。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的迅速提高,采用模擬的方法研究懸浮納米液滴蒸發(fā)成為現(xiàn)實(shí),本文擬采用分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù),利用LAMMPS軟件研究純氬液滴、Ar-CH4混合物液滴和含有金屬顆粒氬液滴這三種類型納米液滴的蒸發(fā)行為,為懸浮納米液滴的蒸發(fā)提供初步的理論支持。分子動(dòng)力學(xué)的模擬結(jié)果表明,三種類型的懸浮球形液滴在蒸發(fā)過程中都基本保持球形,模擬體系溫度越高,模擬原子數(shù)越少,液滴中固體顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,球形度越小。模擬參數(shù)對(duì)不同的統(tǒng)計(jì)物理量影響各異。統(tǒng)計(jì)體系密度分布時(shí),網(wǎng)格尺寸對(duì)其影響很顯著；統(tǒng)計(jì)液相原子數(shù)時(shí),勢(shì)能函數(shù)中的截?cái)喟霃綄?duì)其影響尤為關(guān)鍵。因此,在模擬過程中截?cái)喟霃绞顷P(guān)鍵參數(shù)。對(duì)于懸浮納米球形氬液滴的蒸發(fā),模擬體系溫度越高,液滴初始直徑越小,蒸發(fā)速率越大。對(duì)于氬和甲烷的二元混合物液滴,液滴中甲烷摩爾分?jǐn)?shù)越小,總蒸發(fā)速率越大；模擬體系溫度越高,初始直徑越小,懸浮納米液滴蒸發(fā)速率越大；氣相中的惰性組分對(duì)懸浮納米液滴蒸發(fā)速率沒有影響。對(duì)于含有固體顆粒的懸浮納米液滴,模擬體系溫度越高,蒸發(fā)速率越大。含固體顆粒的納米液滴的蒸發(fā)速率略小于純氬的蒸發(fā)速率。
【關(guān)鍵詞】：分子動(dòng)力學(xué) 模擬 納米液滴 蒸發(fā)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ028.61
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-30
• 1.1 液滴組分簡(jiǎn)述10-12
• 1.2 液滴蒸發(fā)概述12-16
• 1.2.1 液滴蒸發(fā)基本機(jī)理12-13
• 1.2.2 研究方法13-14
• 1.2.3 影響蒸發(fā)的因素14-15
• 1.2.4 蒸發(fā)速率的表示方法15-16
• 1.3 納米液滴特性16-17
• 1.4 分子動(dòng)力學(xué)模擬17-26
• 1.4.1 分子動(dòng)力學(xué)介紹17-19
• 1.4.2 幾個(gè)技術(shù)問題的處理19-23
• 1.4.3 宏觀性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)方法23-26
• 1.5 研究現(xiàn)狀26-29
• 1.5.1 純組分懸浮納米液滴蒸發(fā)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究現(xiàn)狀26-27
• 1.5.2 懸浮混合物液滴蒸發(fā)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬現(xiàn)狀27-28
• 1.5.3 含固體顆粒納米液滴蒸發(fā)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬28-29
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容29-30
• 2 懸浮納米氬液滴蒸發(fā)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬30-47
• 2.1 平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬30-40
• 2.1.1 模擬體系30
• 2.1.2 模擬細(xì)節(jié)30-31
• 2.1.3 勢(shì)能函數(shù)31-33
• 2.1.4 模擬過程33-35
• 2.1.5 模擬盒子尺寸影響35-36
• 2.1.6 網(wǎng)格尺寸的影響36-37
• 2.1.7 截?cái)喟霃降挠绊?/span>37-39
• 2.1.8 模擬原子數(shù)的影響39-40
• 2.2 非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬40-46
• 2.2.1 溫度的影響40-43
• 2.2.2 初始直徑的影響43-46
• 2.3 本章小結(jié)46-47
• 3 懸浮納米Ar-CH_4混合物液滴蒸發(fā)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬47-59
• 3.1 平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬47-52
• 3.1.1 模擬體系47
• 3.1.2 模擬細(xì)節(jié)47-48
• 3.1.3 勢(shì)能函數(shù)48-49
• 3.1.4 截?cái)喟霃降挠绊?/span>49-50
• 3.1.5 密度分布和界面厚度50-52
• 3.2 非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬52-57
• 3.2.1 溫度影響52-54
• 3.2.2 液滴初直徑影響54-55
• 3.2.3 甲烷摩爾分?jǐn)?shù)的影響55-57
• 3.2.5 惰性組分的影響57
• 3.3 本章小結(jié)57-59
• 4 含有金屬顆粒的納米液滴蒸發(fā)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬59-67
• 4.1 平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬59-61
• 4.1.1 模擬細(xì)節(jié)59-60
• 4.1.2 勢(shì)能函數(shù)60
• 4.1.3 截?cái)喟霃降挠绊?/span>60-61
• 4.2 非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬61-66
• 4.2.1 溫度影響61-63
• 4.2.2 顆粒種類的影響63-64
• 4.2.3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響64-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況72-73
• 致謝73-74

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本文編號(hào)：1113976