微尺度液-汽相變傳熱的分子動力學模擬.pdf

1、隨著電子器件向高頻、高速、密集化和小型化的方向發(fā)展，其散熱問題得到了廣泛關注。由于微尺度液膜的相變過程伴隨著大量熱量的吸收或釋放，因此其在解決電子器件的散熱問題上具有巨大的應用前景。微熱管是以微尺度通道內(nèi)液體相變?yōu)楣ぷ髟淼膫鳠崞骷?，具有很高的傳熱效率，因此對微熱管?nèi)工質(zhì)的相變傳熱特性研究具有重要意義。由于對微熱管內(nèi)液體相變傳熱起主要作用的液膜厚度在納米級，而分子動力學方法(MD)能夠得到原子級別的結(jié)構(gòu)特征，尤其適合納米尺度的研究，因此

2、本文采用分子動力學方法展開研究，使用的計算軟件是LAMMPS。
　　首先，本文采用三種常用水模型(SPC、SPC/E、TIP4P)對微尺度水液膜的密度及熱導率值進行計算，并與實驗數(shù)據(jù)和文獻模擬值對比，選取出了最符合實際情況的水模型—TIP4P。并采用該模型對水的基本性質(zhì)及相變現(xiàn)象進行了模擬，得出的結(jié)論與文獻模擬結(jié)論一致，進一步驗證了模擬方法和選取模型的準確性。
　　其次，研究了微尺度下系統(tǒng)溫度和液膜厚度對液體相變蒸發(fā)率的影響

3、。模擬了液膜厚度為2nm時，溫度(375 K-425 K)對相變蒸發(fā)率的影響;并模擬了溫度400 K時，液膜厚度(2 nm、3nm、4nm)對相變蒸發(fā)率的影響。結(jié)果表明:1）蒸發(fā)率隨時間呈指數(shù)遞減;2）相同厚度下，蒸發(fā)率隨著溫度的升高而增大;3）同溫度下，蒸發(fā)率隨著液膜厚度的增加而增加。
　　最后，對微尺度通道內(nèi)氬液膜的相變傳熱特性進行了研究。模擬了等寬通道情況下，通道高度(23 nm、32nm、42 nm、52 nm)和液膜厚度