粗糙固体表面对流动与传热影响机理的分子动力学模拟研究

《粗糙固体表面对流动与传热影响机理的分子动力学模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、表兩大聲硕击学位论文粗猎固体表面对流动与传热影响机理的分子动力学模拟研究专业名巧：动力工程及工程热物理研究生姓名：许兆林导师巧名：陈永平教授ＳＵｉｄｏｎ化ｅＲｏｌｅｏｆＲｏｕｈＳｏｌｉｄＳｕｒｆａｃｅｏｎｙｇＦｌｕｉｄＦｌｏｗａｎｄＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｂｙＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｎａｍｉｃｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｙＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉ打ｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏ

2、ｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＢｙＸｕＺｈａｏｌｉｎＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏ．ｆＣｈｅｎＹｏｎｉｎｇｐｇＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ２０１５东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果，，。尽我所知除了文中持别加标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机

3、构的学位或证书而使用过一的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。．研究生签名：：马化化日期其东南大学学位论文使用授巧声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的。复印件和电子文增，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内一，容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研巧生院办理。采：

4、韦研巧生签名：碱９无ｓ导师签名：日期ｆ评吁摘要摘要纳尺度流动与传热在微机电系统、航天技术及生物医学等方面都有着广泛的应用，该研巧对于探索微观运动传递规律具有重要的科学意义。当宏观尺度转为纳尺度，流动通道尺度急剧减少，比表面积也随之急剧増加，表面粗趟对流动与传热作用也相应凸显。表面粗髓度对流动与传热的影响机理研究己经成为当前微尺度传热传质研巧中的重要前沿热点问题。一在纳尺度系统中，物质输运和能量传递均发生在个受限的纳尺度空间中，导致出现了表面粗糖度效应、壁面速度滑移与温度阶跃效

5、应Ｗ及黏性耗散效应等，。为深入揭示这些纳尺度效应及其发生机理本文建立了粗構纳通道内液体热传导、粗檔纳通道内流体流动与传热稱合过程Ｗ及倾斜粗糖表面上颗粒流动等Ｈ个理论模型，采用分子动力学方法进行了数值模拟，研巧了固体粗檔表面对纳尺度流动传热、速度滑移Ｗ及温度阶跃的影响规律。概括起来，本论文的主要研巧内容和取得的主要结论如下：１粗蹈固体表面温度阶跃的分子动力学模拟研究表明：在固体壁面附近，（）液体温度偏离了线性分布，液固界面处出现了温度阶跃。与光滑表面相比，粗挺度的存在降低了液固界面处的温

6、度阶跃程度。粗糖高度的増加扩大了液固相互作用面积，延长了近壁面附近的液体分子与固体之间的能量交换时间，强化了液固界面的能量传递，从而使得界面处温度阶跃降低。另外，提高液固相互作用强度或者降低固壁刚度均可使液固界面处温度阶跃程度减小。（２）粗檔纳通道内流体流动与传热锅合过程的分子动力学模拟研巧表明：在外力作用下，纳通道主流区域的速度分布呈抛物线分布，流体流动的黏性耗散使得纳通道内流体的温度分布呈现中必区域高而固壁附近温度低，并且在壁面附近出现温度阶跃和速度滑移现象。在近壁面区域内，流体密度分

7、布出现了有序振荡现象，表明流体产生了分层分布。表面粗糖度的存在使得流体剪切流动产生了额外的黏性耗散，使得粗趟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，并且粗攪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。３倾斜粗糖表面上颗粒流动的分子动力学模拟研巧表明：相比于光滑表（）面，，，粗糖表面上颗粒流动的整体速度水平较低速度滑移程度较小粗糖表面附近的颗粒填充密度略大。靠近自由表面，颗粒的流动速度大，

8、且在固体表面处存一、区域在速度滑移，填充密度为，。在颗粒流的中屯常数但在固体表面附近不存在有序振荡现象，这与常规流体流动的密度分布不同。并且，固体表面倾角、颗粒摩擦系数、固体表面颗粒间距等对颗粒流动行为有着重要影响。关巧词：纳尺度；分子动为学；速度滑移；温度阶跃：颗粒流ＩＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＮａｎ