首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到15条相似文献,搜索用时 78 毫秒
1.
张程宾  许兆林  陈永平 《物理学报》2014,63(21):214706-214706
为研究粗糙表面对纳尺度流体流动和传热及其流固界面速度滑移与温度阶跃的影响,本文建立了粗糙纳通道内流体流动和传热耦合过程的分子动力学模型,模拟研究了粗糙通道内流体的微观结构、速度和温度分布、速度滑移和温度阶跃并与光滑通道进行了比较,并分析了固液相互作用强度和壁面刚度对界面处速度滑移和温度阶跃的影响规律. 研究结果表明,在外力作用下,纳通道主流区域的速度分布呈抛物线分布,由于流体流动导致的黏性耗散使得纳通道内的温度分布呈四次方分布. 并且,在固体壁面处存在速度滑移与温度阶跃. 表面粗糙度的存在使得流体剪切流动产生了额外的黏性耗散,使得粗糙纳通道内的流体速度水平小于光滑通道,温度水平高于光滑通道,并且粗糙表面的速度滑移与温度阶跃均小于光滑通道. 另外,固液相互作用强度的增大和壁面刚度的减小均可导致界面处速度滑移和温度阶跃程度降低. 关键词: 速度滑移 温度阶跃 流固界面 粗糙度  相似文献   

2.
针对双尺度结构表面疏油特性的优异性,采用分子动力学的方法建立油液流体正十六烷烃分子模型,研究双尺度结构壁面润湿性影响下的纳米通道内流体的流动特性,通过对通道壁面亲疏油性下的双尺度结构的构建,与光滑壁面和单尺度壁面进行比较来探究双尺度纳米通道表面结构影响下油液流体在纳米通道内密度分布、速度分布、速度滑移和滑移长度的影响.模拟结果表明:对于亲油通道壁面,双尺度结构壁面亲油性明显加强,主流区域流体密度、流体速度和速度滑移都减小,甚至出现负滑移;而对于疏油通道壁面,双尺度分层结构能加强壁面的疏油性,通道内壁面形成稳定的气层使流体主流区域的密度增大,并且通道内流体的速度、速度滑移和滑移长度明显大于光滑和单尺度结构壁面.因此,纳米通道内双尺度结构能改变通道壁面的润湿性,并且能够加强流体在纳米疏油通道内的滑移减阻效应,为纳米通道内油液运输以及润滑薄膜减阻提供了设计基础.  相似文献   

3.
纳米通道滑移流动的分子动力学模拟研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文采用非平衡分子动力学方法对平板纳米通道滑移流动进行了非平衡分子动力学模拟,获得了不同壁面势能和不同温度时流体的速度分布及密度分布。研究结果表明滑移速度在很大程度上决定于流体温度和壁面吸引力作用强度的大小。由于不同壁面吸引力时流体的密度分布受温度的影响规律不同,使得不同壁面吸引力时流体的滑移速度受温度影响规律也不一致。而且,流体结构受壁面流速的影响要受到壁面势能的制约。  相似文献   

4.
FV-MD耦合算法在微通道流动研究中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文采用有限容积(FV)-分子动力学(MD)耦合算法对微通道内的液体流动进行了模拟研究.分析了通道宽度以及流固作用势强度对流体流动形式和壁面滑移速度的影响.结果显示:通道宽度减小与流固作用势的减弱都会使速度分布与宏观尺度下的分析解出现更大偏离,滑移速度与滑移长度明显增加.对于流体为液体氩,壁面为金属铂的工况条件,当通道宽度超过约0.6μm时,滑移速度不足最大流速的0.5%,滑移长度不足通道宽度的0.2%.  相似文献   

5.
王胜  徐进良  张龙艳 《物理学报》2017,66(20):204704-204704
采用分子动力学方法研究了流体在非对称浸润性粗糙纳米通道内的流动与传热过程,分析了两侧壁面浸润性不对称对流体速度滑移和温度阶跃的影响,以及非对称浸润性组合对流体内部热量传递的影响.研究结果表明,纳米通道主流区域的流体速度在外力作用下呈抛物线分布,但是纳米通道上下壁面浸润性不对称导致速度分布不呈中心对称,同时通道壁面的纳米结构也会限制流体的流动.流体在流动过程中产生黏性耗散,使流体温度升高.增强冷壁面的疏水性对近热壁面区域的流体速度几乎没有影响,滑移速度和滑移长度基本不变,始终为锁定边界,但是会导致近冷壁面区域的流体速度逐渐增大,对应的滑移速度和滑移长度随之增大.此时,近冷壁面区域的流体温度逐渐超过近热壁面区域的流体温度,流体出现反转温度分布,流体内部热流逆向传递.随着两侧壁面浸润性不对称程度增加,流体反转温度分布更加明显.  相似文献   

6.
梅涛  陈占秀  杨历  王坤  苗瑞灿 《物理学报》2019,68(9):94701-094701
纳米流动系统具有高效、经济等优势,在众多领域具有广泛的应用前景.因该类系统具有极高的表面积体积比,致使界面滑移效应对流动具有显著影响.本文采用分子动力学方法以两无限大平行非对称壁面组成的Poiseuille流动为对象,分析了壁面粗糙度与润湿性变化对通道内流体流动的影响.对于不同结构类型的壁面,需要通过水动力位置来确定固液界面位置,准确计算固液界面位置有助于更好地分析界面滑移效应.研究结果表明,上下壁面不对称会引起通道内流场参数分布的不对称,壁面粗糙度及润湿性的变化会影响近壁面附近流体原子的流动特性,由于壁面凹槽的存在,粗糙壁面附近的数密度分布低于光滑壁面一侧.壁面粗糙度及润湿性的变化会影响固液界面位置,肋高变化及壁面润湿性对通道中速度分布影响较大,界面滑移速度及滑移长度随肋高和润湿性的增大而减小;肋间距变化对通道内流体流动影响较小,界面滑移速度和滑移长度基本保持恒定.  相似文献   

7.
纳米通道内液体流动的分子动力学研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文采用分子动力学方法模拟液体在定截面及变截面纳米通道内的三维Poiseuille流动,研究液体浸润性及通道截面变化对纳米通道内液体流动的影响.研究结果表明:液体对壁面不湿润时,壁面处有速度滑移存在,并且随接触角的增大而增大,液体对壁面湿润则不存在速度滑移;同时,摩擦阻力系数随接触角的减小而增大.通道截面形状的变化对流场的影响随着远离变截面位置而迅速减弱,对流体通道平直处的流体速度相对值分布影响不大,对摩擦阻力系数影响较大.  相似文献   

8.
许少锋  楼应侯  吴尧锋  王向垟  何平 《物理学报》2019,68(10):104701-104701
了解疏水表面的滑移规律对其在流动减阻方面的应用至关重要.利用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics, DPD)方法研究了微通道疏水表面的滑移现象.采用固定住的粒子并配合修正的向前反弹机制,构建了DPD固体壁面边界模型,利用该边界模型模拟了平板间的Couette流动.研究结果表明,通过调整壁面与流体间排斥作用强度,壁面能实现从无滑移到滑移的转变,壁面与流体间排斥作用越强,即疏水性越强,壁面滑移越明显,并且滑移长度与接触角之间存在近似的二次函数关系.无滑移时壁面附近密度分布均匀,有滑移时壁面附近存在低密度区域,低密度区域阻碍了动量传递,致使壁面产生滑移.  相似文献   

9.
纳米通道内液体流动的滑移现象   总被引:8,自引:0,他引:8       下载免费PDF全文
曹炳阳  陈民  过增元 《物理学报》2006,55(10):5305-5310
采用分子动力学模拟方法研究了液态氩在铂纳米通道内的流动,通过改变流体和壁面之间的势能作用获得了流体和通道表面之间浸润性质不同时的滑移现象. 研究发现:液体分子在亲水性通道表面附近呈类固体性质,数密度和有序性较大,而在疏水性表面附近的平均数密度降低,形成一个低密度层;液体流动在固体表面的速度滑移随着液体与表面势能作用的增强而减小,当液体和表面的浸润性不同时可以发生滑移、表观无滑移和负滑移现象;液体在固体表面的表观滑移是液体在固体表面的速度滑移、粘附和流体内部滑移的综合作用的结果. 关键词: 纳米尺度流动 速度滑移 浸润性 分子动力学模拟  相似文献   

10.
采用分子动力学方法研究了水在硅通道中的流动现象。通过模拟Couette剪切流动,得到了通道中流体的速度分布,同时考察了壁面吸附气体以及壁面具有纳米结构情况下的流动。模拟表明气体层以及微结构的存在可以改变硅表面的滑移性质,进而可以通过在壁面构造纳米结构以及在通道中充入气体来改变和控制纳米通道中的流体输运。  相似文献   

11.
An analytical simulation based on a new model incorporating surface interaction is conducted to study the slip phenomenon in the Couette flow at different scales.The velocity profile is calculated by taking account of the micro-force between molecules and macro-force from the viscous shearing effect,as they contribute to the achievement of the slip length.The calculated results are compared with those obtained from the molecular dynamics simulation,showing an excellent agreement.Further,the effect of the shear rate on the slip is investigated.The results can well predict the fluid flow behaviors on a solid substrate,but has to be proved by experiment.  相似文献   

12.
The differences between the phase diagram of the Gay-Berne potential confined by two identical walls versus the corresponding bulk phase diagram have been investigated. A wall-fluid interaction 9-3 Lennard-Jones potential was used. The study was performed in most cases by using the hybrid Monte Carlo method for the μVT ensemble. Several isotherms were analysed where vapour, liquid and smectic phases were observed. The smectic-isotropic coexistence region becomes wider, i.e. the isotropic coexistence line is shifted to lower densities but the smectic coexistence line remains nearly the same. The triple point temperature of the confined system is estimated to be in the vicinity of 0.45 versus 0.40 of the bulk system. For the isotherm at T? = 0.65 an orientational dependence was added to the 9-3 Lennard-Jones potential to model the wall-fluid interaction. For both kinds of walls, 9-3 LJ with and without orientational dependence, confinement was not found to stabilize a nematic phase as found by previous authors.  相似文献   

13.
A theoretical model extended from the Frenkel-Eyring molecular kinetic theory (MKT) was applied to describe the boundary slip on textured surfaces. The concept of the equivalent depth of potential well was adopted to characterize the solid-liquid interactions on the textured surfaces. The slip behaviors on both chemically and topographically textured surfaces were investigated using molecular dynamics (MD) simulations. The extended MKT slip model is validated by our MD simulations under various situations, by constructing different complex surfaces and varying the surface wettability as well as the shear stress exerted on the liquid. This slip model can provide more comprehensive understanding of the liquid flow on atomic scale by considering the influence of the solid-liquid interactions and the applied shear stress on the nano-flow. Moreover, the slip velocity shear-rate dependence can be predicted using this slip model, since the nonlinear increase of the slip velocity under high shear stress can be approximated by a hyperbolic sine function.  相似文献   

14.
Lattice-Boltzmann Simulations of Fluid Flows in MEMS   总被引:1,自引:0,他引:1  
The lattice Boltzmann model is a simplified kinetic method based on the particle distribution function. We use this method to simulate problems in MEMS, in which the velocity slip near the wall plays an important role. It is demonstrated that the lattice Boltzmann method can capture the fundamental behaviors in micro-channel flow, including velocity slip, nonlinear pressure drop along the channel and mass flow rate variation with Knudsen number. The Knudsen number dependence of the position of the vortex center and the pressure contour in micro-cavity flows is also demonstrated.  相似文献   

15.
By considering the Kane-Mele-Hubbard approximation on the honeycomb lattice, we investigate the spin-spin correlation for two magnetic impurities in zigzag edge silicene-like nanoflake (ZSiLF). The dependence of the spatial behaviors of RKKY interaction on the electron-electron (e-e), intrinsic spin-orbit interactions (ISOI) and, electric field are systematically investigated. Generally, the spatial behaviors of the RKKY interaction sensitively change by changing e-e interaction and electric field strengths in the presence of ISOI. The ISOI in a ZSiLF result in long-range in-plane and Ising interactions. Moreover, e-e interaction induces non-zero Dzyaloshinsky-Moriya (DM) term and nearly distance-independent Ising interaction (similar to graphene nanoflake) in the presence of ISOI. Furthermore, with considering e-e interaction, the in-plane DM interaction increases by increasing the strengths of the electric field and ISOI.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号