水蒸汽在波纹板上凝结的分子动力学研究

本文建立了水蒸气在波纹板上凝结的数学模型,以此模型为基础,模拟了水蒸气从300℃冷凝到20℃的温度变化过程,并和同温度范围下平板的凝结过程进行比较.结果表明,水蒸气在波纹板上凝结较快,其差异可以用反射理论进行解释.同时模拟结果也证实了凝结过程中存在二次转化温度,在该温度附近系统处于亚稳定状态.波纹板上凝结时,该状态较易被破坏进而转向下一个更加稳定的状态,平板上凝结时,这种亚稳态不易被破坏,使进一步降温变得困难.     

微通道中流体流动的分子动力学模拟

本文建立了周期外力作用下流体在微通道间流动模型.以此模型为基础,模拟计算了氩在亲水性和憎水性平行平板壁面间的流动过程,并对速度分布、温度分布等进行了统计.模拟结果表明在憎水性壁面附近,易观察到速度滑移和温度阶跃现象,而亲水性壁面上则反之.与N-S方程和能量方程的解进行了比较,亲水性通道速度和温度的模拟结果与分析解吻合较好,憎水性通道的模拟结果与分析解相差较大.同时,对300℃下不同密度水的流动进行了模拟,随着密度的增大,在壁面附近流体流动特性发生了变化.     

纳米通道内混合气体流动的分子动力学模拟

采用非平衡分子动力学方法, 模拟了混合气体在纳米通道中的Poiseuille流动. 结果显示气体混合物的化学成分与物理结构不再均匀一致, 随着亲水性气体粒子的减少, 亲水性粒子逐渐被吸附于壁面, 而疏水性粒子主要分布于通道中间. 当亲水性粒子为10%时, 混合气体在壁面处形成有序的“类固体”. 在本文的模拟条件下, 流体速度分布显示混合气体流动速度随着疏水性粒子比例的增加而升高; 同时, 混合气体滑移速度也从负滑移速度逐渐转变为正滑移速度.     

微通道中水蒸气凝结过程流型变化的分子动力学研究

本文建立了外力作用下流体流动和凝结过程的分子动力学模型.在蒸汽压力为3.7177 MPa时,模拟得到了不同外力条件下水蒸气凝结过程的流型,分别为环状流、射状流、塞状流、泡状流、带有小汽泡的液体流,模拟结果与相关文献中实验流型吻合较好.模拟发现水蒸气在0.3833 MPa压力下凝结时,出现一种新的波动流流型.最后对凝结过程中流型间转换机理进行了讨论.