Cu-Ar纳米流体导热强化及流变特性的分子动力学模拟

发布时间：2023-04-04 01:34

　　纳米流体是一种通过在水,导热油、乙二醇等液体换热介质中添加纳米级晶态或非晶态固体颗粒而形成的固液悬浮液,其出色的传热效果使其成为近十五年来研究的热点之一。由于纳米颗粒的尺度非常接近原子和分子水平,范德华力、静电力和布朗力是不可忽视的。分子动力学模拟目前已经成为研究纳米尺度问题的重要方法。本文以氩为基液,将氩基纳米流体作为主要研究的对象,采用L-J势能函数构建Cu-Ar纳米流体模型。主要研究了Cu-Ar纳米流体的导热系数及剪切粘度等重要物性参数的变化规律。导热系数是影响流体强化传热的重要因素之一,而剪切粘度则主要反映了流体的流变特性,本文采用分子动力学模拟方法建立了相应的模型,重点考察了纳米流体导热系数增强与纳米颗粒的体积分数和粒径变化之间的关系;研究了温度、纳米颗粒的粒径和体积分数等因素对纳米流体流变性能的影响,从粒子的扩散系数、均方位移、径向分布函数等微观角度分析了影响纳米流体宏观物理性能的原因。对Cu-Ar纳米流体的导热系数进行模拟研究后发现:Cu纳米颗粒的体积分数和粒径的变化,改变了Cu纳米颗粒间及基液Ar和Cu纳米颗粒间的相互作用,一定程度上改变了纳米流体内部能量传递的过程。纳...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 纳米流体导热强化机理的研究现状
        1.2.2 纳米流体流变特性的研究现状
        1.2.3 本文主要的工作内容
第2章 分子动力学模拟方法
    2.1 引言
    2.2 分子动力学模拟的基本计算原理
        2.2.1 势能函数
        2.2.2 牛顿运动方程的求解方法
        2.2.3 系综控制方法
        2.2.4 边界条件的设置
        2.2.5 分子动力学模拟的一般流程
    2.3 本章小结
第3章 Cu-Ar纳米流体导热强化的分子动力学模拟
    3.1 引言
    3.2 初始模型的建立
    3.3 导热系数的计算
        3.3.1 EMD方法
        3.3.2 NEMD方法
        3.3.3 RNEMD方法
    3.4 模拟结果与讨论
        3.4.1 液氩的模拟与验证
        3.4.2 体积分数对Cu-Ar纳米流体的影响
        3.4.3 粒径对Cu-Ar纳米流体的影响
    3.5 径向分布函数
        3.5.1 径向分布函数的定义
        3.5.2 径向分布函数的影响
    3.6 本章小结
第4章 Cu-Ar纳米流体流变特性的分子动力学模拟
    4.1 引言
    4.2 初始模型的建立
    4.3 模拟参数
        4.3.1 剪切粘度
        4.3.2 扩散系数
    4.4 模拟结果与分析
        4.4.1 算法的验证
        4.4.2 体积分数的影响
        4.4.3 温度的影响
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的科研成果
致谢



本文编号：3781531