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.

纳米通道内液体流动的分子动力学研究

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。

温度和分子间作用对切向动量协调系数的耦合效应

切向动量协调系数(TMAC)是描述气体滑移流动的重要边界条件。运用非平衡分子动力学方法,构建了能够反映流体粒子与壁面粒子相互作用关系的物理模型。结果显示:当壁面存在吸附层或壁面无气体吸附层时,同一势能强度下TMAC值都随着温度的升高而降低;而在吸附层能够解吸附的温度,TMAC值发生突跃。在本文的模拟条件下,气体粒子离开壁面吸附的能力和壁面粒子及吸附层粒子热运动产生的粗糙度决定了TMAC值的分布。