水是地球上所有生物不可或缺的资源,在人类发展的进程中发挥着至关重要的作用。近年来的研究表明,水分子在微观、空间受限的狭小通道内输运的优异表现,可应用于生物医疗、航空航天、海水淡化和微生物燃料电池等领域。在纳米尺度下,很多宏观尺度的物理理论将不再适用,且由于尺度较小,水分子在纳米受限通道中输运的实验研究存在很大的困难,分子动力学模拟成为研究水分子在纳米受限通道内物理化学性质和流动状态的最佳选择。纳米通道是承载纳米受限水流动的主要载体,水分子在微观通道内的流动行为通常会呈现出与传统宏观流体理论截然不同的形式。本文基于分子动力学(Molecular Dynamics,MD)方法,以碳纳米管和石墨烯这两种碳基材料组成的通道为载体,模拟研究了一系列水分子在不同结构的受限体系下输运的动力学行为和物理特性。第一部分通过将不同手性指数的碳纳米管浸入含有水分子的石墨烯狭缝中,模拟研究了水分子在体系内的微观行为。模拟结果表明,体系的温度和碳纳米管手性指数的变化对体系内水分子的扩散行为和排列结构都有着直接影响。体系内温度的升高和碳纳米管手性指数的增大,均会导致水分子的运动速度加快、扩散系数增大,以及水分子在体系内的有序性下降。碳纳米管的储水能力与体系的温度有着直接联系,温度的升高,会导致碳纳米管的储水能力下降。第二部分选用了多种结构的含粗糙褶皱的石墨烯狭缝通道,模拟研究了水分子在不同褶皱形状、褶皱大小和夹层宽度的粗糙石墨烯狭缝中输运的分子动力学特性。模拟结果表明,粗糙褶皱的形状大小和夹层宽度会对狭缝内水分子的扩散能力和结构分布造成不同程度的影响。相较于光滑的石墨烯狭缝,粗糙褶皱会提高狭缝内水分子的扩散能力。正方形的粗糙褶皱比正三角形的粗糙褶皱更有利于水分子在石墨烯狭缝内的扩散,狭缝内水分子的数密度分布与石墨烯片上粗糙褶皱的大小存在一定程度的关联。第三部分选用了一种含缺陷的碳纳米管,模拟研究了受限体系下水分子在这种含缺陷的碳纳米管中的输运性质和分布情况。经模拟对比发现,当相同长度的缺陷出现在管内不同位置时,扩散系数最大可相差70%以上。当缺陷出现在碳纳米管的中后端时,稳定性最强。缺陷出现的位置可对碳纳米管内水分子的输运起到限流作用。本文对水分子在纳米受限通道中的输运行为的研究,可为微纳流体机械装置、航空航天和海水淡化等应用领域提供理论支持,具有一定的学术意义和应用价值。