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水滴撞击结冰过程的分子动力学模拟

董琪琪 胡海豹 陈少强 何强 鲍路瑶

水滴撞击结冰过程的分子动力学模拟

董琪琪, 胡海豹, 陈少强, 何强, 鲍路瑶
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  • 利用三维分子动力学模拟方法,研究了纳米尺度水滴撞击冷壁面的结冰过程.数值模拟中,统计系统采用微正则系综,势能函数选用TIP4P/ice模型,温度校正使用速度定标法,牛顿运动方程的求解采用文莱特算法,水滴内部结冰过程则通过统计垂直方向水分子温度分布来判定.研究发现,当冷壁面温度降低时,水滴完全结冰的时间减小,但水滴降至壁面温度的时间却增大;同时随着壁面亲水性降低,水滴内部热传递速度减慢(尤其是冷壁面与水滴底端分子层间),水滴内部温度趋于均匀,但水滴完全结冰时间延长.
      通信作者: 胡海豹, huhaibao@nwpu.edu.cn
    • 基金项目: 深圳市基础研究项目(批准号:JCYJ20160510140747996)和陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2016JM1002)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-06
  • 修回日期:  2017-12-11
  • 刊出日期:  2018-03-05

水滴撞击结冰过程的分子动力学模拟

  • 1. 西北工业大学航海学院, 西安 710072;
  • 2. 西北工业大学深圳研究院, 深圳 518057;
  • 3. 中国船舶重工集团公司第七〇五研究所, 西安 710077
  • 通信作者: 胡海豹, huhaibao@nwpu.edu.cn
    基金项目: 

    深圳市基础研究项目(批准号:JCYJ20160510140747996)和陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2016JM1002)资助的课题.

摘要: 利用三维分子动力学模拟方法,研究了纳米尺度水滴撞击冷壁面的结冰过程.数值模拟中,统计系统采用微正则系综,势能函数选用TIP4P/ice模型,温度校正使用速度定标法,牛顿运动方程的求解采用文莱特算法,水滴内部结冰过程则通过统计垂直方向水分子温度分布来判定.研究发现,当冷壁面温度降低时,水滴完全结冰的时间减小,但水滴降至壁面温度的时间却增大;同时随着壁面亲水性降低,水滴内部热传递速度减慢(尤其是冷壁面与水滴底端分子层间),水滴内部温度趋于均匀,但水滴完全结冰时间延长.

English Abstract

参考文献 (27)

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