【摘要】：采用分子動力學方法研究壁面親疏水不對稱的納米結構通道內流體的流動換熱過程,研究了異質壁面浸潤性、驅動力和壁面納米結構對于流體速度滑移和溫度階躍的影響,以及異質壁面浸潤性對于流體內部能量傳遞過程的影響。研究發(fā)現(xiàn):在受限空間內,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構有著密切的關系。不對稱的壁面浸潤性將會導致納米通道內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。壁面納米結構擴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,導致速度分布不中心對稱。在流動過程中流體產生黏性耗散效應,升高了流體溫度。保持熱壁面浸潤性不變,增強冷壁面的疏水性,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。但是會導致近冷壁面區(qū)域的流體速度逐漸增大,對應的滑移速度和滑移長度隨之增大。此時,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)反轉現(xiàn)象,熱流逆向傳遞。隨著兩側壁面浸潤性不對稱程度增加,流體反轉溫度分布更加明顯。驅動力是納米通道內流體流動的動力,必然影響通道內流體的流動換熱規(guī)律。隨著驅動力逐漸增加,通道內流體流速沿驅動力方向迅速增加,但是壁面浸潤性的不對稱導致近壁面區(qū)域的流體受驅動力的影響不相同。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?滑移速度隨驅動力增加而緩慢增加,滑移長度略微下降。在驅動力增加的過程中,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,導致通道主流區(qū)域的流體溫度分布出現(xiàn)反轉現(xiàn)象,熱流逆向傳遞。而且隨著所施加的驅動力增加,流體反轉溫度分布更加明顯。壁面納米結構會影響近壁面區(qū)域的流體流動,從而改變納米通道內的流動換熱過程。相比于光滑壁面,壁面存在納米結構時,流體的流動速度跟溫度大幅度下降。光滑納米通道內流體溫度反轉分布,隨著壁面納米結構高度增加,兩側近壁面區(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)域的流體反轉溫度分布消失。
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華北電力大學碩士學位論文逡逑第１章緒論逡逑ｕ研究背景逡逑目前，自然科學和工程技術的主要發(fā)展目標之一在于微型化和納米化。在１９５９年，美國著名物理學家Ｆｅｙｎｍａｎ在物理學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／分子尺度對材料進行加工和制造設備，人類逡逑將會得到許多令人震驚的新發(fā)現(xiàn)。從此，納米技術走上了歷史的舞臺，如今納米技逡逑術成為了非常重要的科學技術，在微電子機械系統(tǒng)、航天航空、醫(yī)學和生物工程等逡逑領域獲得了廣泛的應用并有著十分光明的前景。逡逑

圖２－１分子動力學流程圖逡逑學運動的基本原理逡逑本方程逡逑系統(tǒng)中含有７Ｖ個粒子，，按照經典力學理論，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
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK124

【參考文獻】

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

2 曹炳陽;陳民;過增元;;納米通道內液體流動的滑移現(xiàn)象[J];物理學報;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];遼寧大學學報(自然科學版);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模擬研究[J];工程熱物理學報;2005年06期

本文編號：2681890