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纳米通道内液态微流动密度分布特性数值模拟研究

胡海豹 鲍路瑶 黄苏和

纳米通道内液态微流动密度分布特性数值模拟研究

胡海豹, 鲍路瑶, 黄苏和
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-17
  • 修回日期:  2013-02-27
  • 刊出日期:  2013-06-20

纳米通道内液态微流动密度分布特性数值模拟研究

  • 1. 西北工业大学航海学院, 西安 710072
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51109178)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20116102120009)和固体润滑国家重点实验室开放课题(批准号: 1210) 资助的课题.

摘要: 微通道内流动因表面积/体积比值极大, 造成许多微尺度效应, 进而使微通道内出现完全不同于宏观流动的流体密度分布特性. 本文以纳米通道内液态Poiseuille流为对象, 采用非平衡分子动力学模拟方法研究了流体原子间相互作用强度εLL, 流体原子间平衡距离σLL以及壁面原子与流体原子间平衡距离σLS对通道内流体密度分布的影响规律. 数值模拟中, 统计系综取微正则系综, 势能函数选用LJ/126模型, 壁面设为Rigid-atom壁面, 温度校正使用速度定标法, 牛顿运动方程的求解则采用Verlet算法. 模拟结果表明, 随εLL的减弱, 近壁面区密度分布的振荡幅度则逐渐增大; 而σLL 则同时影响流体原子的存在形态和密度分布, 较大的σLL 会造成流体原子在整个通道内呈现面心立方结构的类似固体排列, 较小的σLL会使得流体原子呈现不断变化的 "团簇" 结构; 随σLS的变大, 近壁面区流体密度振荡幅度增大, 且流体密度分布起点离壁面越远. 另外, 本文还从近壁面区流体原子的 "俘获-逃逸" 行为角度, 初步解释了原子间相互作用强度对密度分布的影响规律.

English Abstract

参考文献 (15)

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