粗糙纳通道内流体流动与传热的分子动力学模拟研究

作     者：张程宾 许兆林 陈永平 Zhang Cheng-Bin;Xu Zhao-Lin;Chen Yong-Ping

作者机构：能源热转换及其过程测控教育部重点实验室东南大学能源与环境学院南京210096 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2014年第63卷第21期

页      面：263-270页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0704[理学-天文学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:11190015 51306033)资助的课题~~ 

主　　题：速度滑移 温度阶跃 流固界面 粗糙度 

摘      要：为研究粗糙表面对纳尺度流体流动和传热及其流固界面速度滑移与温度阶跃的影响,本文建立了粗糙纳通道内流体流动和传热耦合过程的分子动力学模型,模拟研究了粗糙通道内流体的微观结构、速度和温度分布、速度滑移和温度阶跃并与光滑通道进行了比较,并分析了固液相互作用强度和壁面刚度对界面处速度滑移和温度阶跃的影响规律.研究结果表明,在外力作用下,纳通道主流区域的速度分布呈抛物线分布,由于流体流动导致的黏性耗散使得纳通道内的温度分布呈四次方分布.并且,在固体壁面处存在速度滑移与温度阶跃.表面粗糙度的存在使得流体剪切流动产生了额外的黏性耗散,使得粗糙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,并且粗糙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.