可膨胀过热水系统多气核演化过程与临界过热度分析

使用分子动力学方法,研究过热水系统均质沸腾核化过程.采用Langevin动力学方法控制体积可变系统的温度与压力,更好地模拟了沸腾实际物理过程.得到了液相系统体积连续膨胀、分子间距逐渐增大,最终稳定在汽相的现象学规律.当过热温度较高时,亚稳态液相系统可能在局部形成不同大小的近球形区域:气核,这些气核是不稳定的,处于不断演化之中.通过分析分子所受引力与斥力的共同作用,得到了气核形成与消亡以及多个气核融合的机理.比较了模拟结果与经典沸腾理论的差异,提出了气核生长是比气泡生长更为微观过程的认识.通过研究不同过热度系统,得到了模拟条件下水的均质沸腾临界过热温度为535K左右,在已有的实验结果范围内.

壁面润湿性对沸腾核化的影响

建立了近壁面区池沸腾系统分子动力学模型,将壁面对流体的作用作为附加力引入,从成核位置、平均分子动能和界面接触热阻三个方面研究了壁面润湿性对液氩沸腾核化的影响规律和机理。模拟结果表明,壁面润湿性越强,壁面对流体分子的束缚作用越强,成核位置离壁面越远;壁面润湿性较强时紧靠壁面区域的平均分子动能明显高于远离壁面处的平均分子动能,润湿性弱时沿垂直壁面方向分子动能变化不明显;对于润湿性较强的壁面,界面接触热阻较大,不利于沸腾核化。