双原子分子在纳米通道内的分子动力学研究

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伴随着科学技术的发展,器件的制造越来越复杂,要求元件的尺寸越来越小,随着纳米级器件的出现,纳米技术越来越收到了重视。由于过去人们只是关注纳米技术的实际应用,经常会忽视其内部的物理化学规律,导致了制造和理论的脱节,所以本文主要是从微流动的内部机理上进行分析。作为纳米机电技术(MEMS)的重要组成部分,纳米科学和技术在纳米流动的研究过程中发挥着重要作用。在研究纳米流动的过程中,由于尺度效应,纳米科学研究最常用的方法就是数值模拟法。  本文主要是通过用分子动力学(Molecular dynamics,MD)的方法来研究氮在纳米通道内微流动。考察了氮在库埃特(Couette)模型和泊肃叶(Poiseuille)中的传输的现象和机理。主要是就对氮在不同温度,壁面剪切速度,浸润系数,和通道宽度条件下,液体的数密度的影响,并且还进行了壁面粗糙度的模拟。研究表明,数密度在靠近壁面的区域会出现震荡,并且通道的宽度越大,这种震荡的幅度就越小;靠近壁面液体氮的数密度随着浸润系数的增大而增大,氮气的数密度则呈现出相反的变化规律;当温度增加时,数密度的震荡呈现出更加平稳的状态;壁面剪切速度对靠近壁面的数密度影响很小。研究表明,壁面粗糙度对流动起到限制作用,粗糙度越大,对流体的限制作用也就越大。
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