二级规则微结构对低表面能纳米通道内微流动的影响.pdf

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1、第50卷第12期机械工程学报Vl01．50N0．122014年6月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJun．2O14DoI：10．3901，JME．2014．12．165二级规则微结构对低表面能纳米通道内微流动的影响胡海豹何强鲍路瑶周峰2(1．西北工业大学航海学院西安710072；2．中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000)摘要：以低表面能纳米通道内液态Poiseuille流为对象，采用分子动力学模拟方法研究通道壁面上布置二级规则微结构后对微流动特性的影响规律。数值模拟中，统计系综为微正则系综，势能函数采用LJ／126模型，壁面定义为

2、Rigid-atom壁面，温度校正使用速度定标法，而壁面低表面能属性则通过调整壁面铂原子与液态氩原子间的势能参数来实现。结果表明，布置二级矩形和三角形微结构后壁面附近流体密度法向分布会出现两个振荡阶段，即在微结构内部出现振幅相对较小的次级振荡过程，但通道中心区流动与光滑壁面通道相似；随微结构周期的增大，二级微结构内密度法向振幅逐渐增大，而近壁面区域振幅则减弱；而二级微结构深度H的增大，则导致其内的次级振荡幅值减小，且分布起点随之下移。另外，随微结构周期深度日的增大，通道内流体平均流量均逐渐增大，即呈现更好的减阻效果。关键词：微流动；规则微结构；Poiseuille流；分子动力学中图分类号

3、：0359EffectofSecondaryRegularMicrostructureontheMicro-flowsinNano--channelwithLowSurfaceEnergyHUHaibaoHEQiangBAOLuyaoZHOUFeng(1．CollegeofMarine，NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072；2．StateKeyLaboratoryofSolidLubrication，LanzhouInstituteofChemicalPhysics，ChineseAcademyofSciences，Lanzhou

4、730000)Abstract：Inordertoinvestigatethepropertyofnano．Poiseuilleflowusingmoleculardynamicssimulation．whilethechannelhassecondaryregularmicrostructureandlowsurfaceenergy．Inthesimulation。statisticalensembleissetasNVE，LJ／126modelasthepotentialenergyfunctionandrigid．atommodelisusedtodescribethewallan

5、dthetime／rescalethermostattokeeOthetemperatureoffluidconstant．Meanwhile．thepotentialenergyparameterbetweensolidandliquidatomsisadjustedtorealizetheWalloflowsurfaceenergy．Theresultsshowthatwhenthechannelwallhasmicrostructure．theverticaldensityprofilesoffluidappearedtwooscillationregionsnearthewall

6、，namelysignificantweakoscillationwithinthemicrostructure(calledsecondoscillation)andstrongoscillationinthechanne1．Withtheincreaseofrectanglemicrostructureperiod(，theoscillationdegree0fdensityprofilewithinthesecondarymicrostructureincrease，whiletheoscillationinthechanneliSdecrease．Theincreaseofdep

7、th㈣oftherectanglemicrostructureresultinasecondaryoscillationamplitudedecreasesandthestartingpointofdensityprofilemoveawaythecenterofchanne1．Theperiodanddepthofthesecondarymicrostructurealsohasasignificantinfluenceonthe